Question

空難事故發(fā)生的次數(shù)并不多，但由于飛機(jī)這一特殊的交通工具往往最受人們關(guān)注，而且一次事故所帶來(lái)的影響也很大．空難發(fā)生后，“黑匣子”的尋找工作是人們關(guān)注的焦點(diǎn)．“7.13”空難后，專家們用聲吶技術(shù)在失事海域進(jìn)行探測(cè)，下面是幾個(gè)關(guān)于“黑匣子”的物理問(wèn)題，請(qǐng)根據(jù)所學(xué)知識(shí)解決．
（1）在尋找“黑匣子”的過(guò)程中，測(cè)量船在其上方海面向海底發(fā)射1500m/s的超聲波，并測(cè)得超聲波從發(fā)射到反射回海面經(jīng)歷時(shí)間為0.2s，則“黑匣子”所在海域的深度約為多少m？
（2）當(dāng)潛水員找到“黑匣子”時(shí)，發(fā)現(xiàn)它已經(jīng)陷入海底的淤泥中僅有一個(gè)面（12cm×20cm）露出海水中，則此時(shí)該面受到海水的壓強(qiáng)約為多少？（設(shè)海水的密度為1.0×10³kg/m³）
（3）若“黑匣子”是長(zhǎng)約30cm，寬約20cm，高約12cm的長(zhǎng)方體，重力約100N．清除表面一些淤泥后，潛水員將其托在手中，此時(shí)他對(duì)“黑匣子”向上的托力應(yīng)為多大？

Answer 1

已知：超聲波的速度v=1500m/s，超聲波從發(fā)射到反射回海面經(jīng)歷時(shí)間為t=0.2s，海水的密度為ρ=1.0×10³kg/m³，黑匣子重力G=100N，長(zhǎng)a=30cm=0.3m，寬b=20cm=0.2m，高c=12cm=0.12m
求：（1）“黑匣子”所在海域的深度h=？；（2）該面受到海水的壓強(qiáng)p=？；（3）他對(duì)“黑匣子”向上的托力F=？
（1）∵v=

s

t

∴超聲波所走的路程s=vt=1500m×0.2s=300m，
“黑匣子”所在海域的深度：
h=

s

2

=

1

2

×300m=150m；
（2）該面受到海水的壓強(qiáng)：
P=ρgh=10³kg/m³×9.8N/kg×150m=1.47×10⁶Pa；
（3）黑匣子的體積：V=abc=0.3m×0.2m×0.12m=0.0072m³，
黑匣子受的浮力：F_浮=ρgV_排=10³kg/m³×9.8N/kg×0.0072m³=70.56N，
他對(duì)“黑匣子”向上的托力：F=G-F_浮=100N-70.56N=29.44N．
答：（1）“黑匣子”所在海域的深度約為150m；
（2）該面受到海水的壓強(qiáng)約為1.47×10⁶Pa；
（3）他對(duì)“黑匣子”向上的托力應(yīng)為29.44N．