Question

在2012年9月11日日本政府不顾中国的反对，与钓鱼岛所谓的“土地权所有者”签订“购岛合同”，对中国固有领土钓鱼岛实施所谓“国有化”． 为了维护国家领土完整，我国海监50、15、26、27船执法编队每天在我钓鱼岛海域进行例行维权巡航．对非法进入我领海的日本船只进行监视取证，同时喊话严正声明我国立场．如图所示．是我国海监50号船，船长98米，船宽15.2米，船底深7.8米，满载排水量4000吨，最大航速13.5节（约25km/h）续航力15000海里，是一艘装备精良的现代化综合海监船．（海水的密度约为1.0×10³kg/m³，）
（1）执法编队一般采用前后执法形式，而不是采用“并排”执法，这是因为流体流速大的地方压强，当两船高速并排行驶时，容易发生______事故．
（2）满载时，“海监50号”船受到的浮力有多大？
（3）若船底某处距海面的深度为6m，则该处受到海水的压强是多大？
（4）“海监50号”船在某处执行任务时，以18km/h的速度匀速航行6小时，巡航的路程为多少km？若巡航时海水阻力为1.0×10⁶牛顿，则这一过程中船的推进力所做的功为多少？

Answer

（1）根据流体压强与流速的关系，分析两船并排时，两船之间和两边压强的大小关系来进行解答；
（2）知道满载时的排水量，可利用公式G=mg计算出排开水的重力，再根据利用阿基米德原理可直接得出其浮力的大小．
（3）已知深度，根据公式p=ρgh可求该处受到海水的压强．
（4）已知轮船行驶的速度和时间，可以得到行驶是路程；
因为轮船匀速航行，所以推进力等于海水阻力；已知推进力和行驶的路程，利用公式W=FS计算推进力做的功．
【解析】
（1）由流体压强和流速的关系：流速大的地方压强小，流速小的地方压强大；
可知：两船并排行驶时，两船之间的压强要小于外面的压强，从而使两船逐渐靠近，有相撞的危险；
（2）∵m排=4000t=4×106kg，
∴排开水的重力为：
G排=m排g=4×106kg×9.8N/kg=3.92×107N，
则船受到的浮力F浮=G排=3.92×107N．
（3）船底某处受到海水的压强：
p海水=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×6m=5.88×104Pa．
（4）∵v=，
∴“海监50号”船巡航的路程为：
s=vt=18km/h×6h=108km，
∵船匀速行驶，
∴F=f=1.0×106N，
船的推进力所做的功：
W=FS=1.0×106N×1.08×105m=1.08×1011J．
答：（1）相撞．
（2）满载时，“海监50号”船受到的浮力有3.92×107N．
（3）若船底某处距海面的深度为6m，则该处受到海水的压强是5.88×104Pa．
（4）“海监50号”船在某处执行任务时，以18km/h的速度匀速航行6小时，巡航的路程为108km；
若巡航时海水阻力为1.0×106牛顿，则这一过程中船的推进力所做的功为1.08×1011J．