Question

三亚南海附近海底有一艘因台风失事的渔船。打捞人员在沉船正上方先用声呐探测沉船，测得声波从发出至接收到反射波的时间是0.2s，从而测定沉船位置。在海洋打捞技术中人们常用浮筒打捞沉船（如甲图所示）。将灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两旁，把空气压进浮筒将浮筒里的水排出，沉船随着浮筒一起浮起。在本次打捞中使用的浮筒是质量为4.5×10³kg、体积约为30m³的钢制空心圆柱体（如乙图所示）。已知海水的密度约为ρ=1.0×10³kg/m³，海水中的声速为1500m/s，g取10N/kg。求：

（1）沉船位于海底多少米处?

（2）沉船在海底受到海水的压强是多大?

（3）技术人员经过测算，打捞起该渔船大约需2×10⁶N的力，若用该规格浮筒进行打捞，至少需要几个浮筒?

（4）浮筒打捞沉船技术利用到了什么物理原理或知识?

Answer

(1)150m；(2)1.5×106Pa；(3)8；(4)潜水艇原理或减小物体重力使物体受到的浮力大于重力，让物体上浮

【解析】

(1) 声波从发出至接收到反射波的时间是0.2s，则沉船所处的深度

h=vt=1500m/s××0.2s=150m

沉船位于海底150米处。

(2) 沉船在海底受到海水的压强

p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×150m=1.5×106Pa

沉船在海底受到海水的压强是1.5×106Pa。

(3)一个浮筒所受的重力

G=mg=4.5×103kg×10N/kg=4.5×104N

一个浮筒所受的浮力

F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N

浮筒受到向上的压力差

3×105N－4.5×104N=25.5×104N

浮筒的个数

n= ≈7.8

浮筒的个数至少为8个。

(4)由题知，将灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两旁，把空气压进浮筒将浮筒里的水排出，沉船随着浮筒一起浮起， 故浮筒打捞沉船技术利用了潜水艇原理或利用减小物体重力使物体受到的浮力大于重力，让物体上浮。

答：(1)沉船位于海底150米处；

(2)沉船在海底受到海水的压强是1.5×106Pa；

(3)技术人员经过测算，打捞起该渔船大约需2×106N的力，若用该规格浮筒进行打捞，至少需要8个浮筒；

(4)浮筒打捞沉船技术利用到了潜水艇原理或利用减小物体重力使物体受到的浮力大于重力，让物体上浮。