Question

2012年9月25号“辽宁号”航空母舰正式交付使用，该航空母舰长304米，宽70.5米，最高航速32节，标准排水量5.7万吨，满载排水量6.75万吨，安装四台蒸气轮发动机驱动，总计20万马力．以20节航行，续航能力可达12000海里（1海里=1852米；1马力=735瓦特；1节=1海里/小时）．求：
（1）满载时航空母舰受到的重力；
（2）航母以20节速度航行，最长行驶时间；
（3）航母以最高速度航行时，动力多大；
（4）航母以20节速度和航母以30节速度航行，行驶相同距离消耗能量多的是______（选填“以20节航行”、“以30节航行”或“一样多”）．

Answer

（1）已知航母的满载排水量，利用阿基米德原理可以得到航母满载时受到的浮力；漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力；
（2）已知航母续航路程和航速，利用公式t=得到最长行驶时间；
（3）已知航母总功率和最大航速，利用公式F=得到航行动力；
（4）航母行驶过程中消耗能量的多少决定于做功的多少．
已知：m排=66500t=6.65×107kg  g=9.8N/kg  v1=20节=20海里/h   s=12000海里   v2=30节=30海里/h≈1.54m/s   P=2×105马力=1.47×108W   
求：（1）G=？（2）t=？
【解析】

（1）满载时航空母舰受到的重力为G=F浮=m排g=6.65×107kg×9.8N/kg=6.517×108N；
（2）∵v=，
∴航母最长续航时间为t===600h；
（3）∵P===Fv，
∴航母的航行动力为F==≈9.55×107N；
（4）航母匀速航行过程中，随着速度的增大，受到的阻力增大，所以动力增大，航行的距离又相同，所以由公式W=Fs知，动力做的功增大，消耗的能量增大．
答：（1）满载时航空母舰受到的重力为6.517×108N；
（2）航母最长续航时间为600h；
（3）航母的航行动力为9.55×107N；
（4）航母以20节速度和航母以30节速度航行，行驶相同距离消耗能量以30节航行．