Question

在南极考察中使用的海洋破冰船，针对不同的冰层有不同的破冰方法． 其中经常采用的一种破冰的方法是：如图所示，在接触冰面前，破冰船全速航行，船体大部分冲上冰面后，把冰压碎达到破冰的目的．通过计算回答下面的问题：【海水的密度取1.0×10³kg/m³，g=10N/kg】
（1）当破冰船航行于海面时，它的排水量约为1500t，此时船受到的浮力多大？船自身受到的重力有多大？
（2）当船全部冲到了冰面上，船与冰层接触面积为5m ²，则此时破冰船对冰层的压强是多少？
（3）结合所学知识，请你为该海洋破冰船提高破冰效果提出一条有效的改进意见．

Answer

（1）已知它的排水量约为1500t，根据物体浮沉条件，因为船浮在海面上，所以自身重力等于浮力；
（2）当船冲到冰面上，它对冰的压力是船的自身重力；已知压力和受力面积，利用公式p=得到破冰船对冰面的压强．
（3）要提高破冰效果，也就是增大对冰面的压强，可以从三方面考虑：①在压力一定时，减小受力面积；②在受力面积一定时，增大压力；③在增大压力的同时，减小受力面积．
【解析】

（1）∵船漂浮，
∴破冰船受到的浮力为F浮=G=G排=m排g=1500×103kg×10N/kg=1.5×107N；
（2）当船全部冲到了冰面上，船对冰层的压力为：F=G=1.5×107N，
破冰船对冰层的压强是p===3×106Pa．
（3）要提高破冰效果，可以增大破冰船的重力，也就是增大对冰面的压力．
答：（1）当破冰船航行于海面时，船受到的浮力1.5×107N；船自身受到的重力有1.5×107N；
（2）当船全部冲到了冰面上，船与冰层接触面积为5m2，则此时破冰船对冰层的压强是3×106Pa．
（3）可以增大破冰船的重力来提高该海洋破冰船破冰效果．