■向陈健 王 凯(指导教师：向汝星)

作者单位：1.江淮工业学校机电专业2014届

2.江淮工业学校机电专业2020届

物理学知识来源于人们长期对自然界的观察和研究，而物理知识又应用于很多的行业和日常生活。下面通过两道例题来具体分析。

图1

例1(2018·荆州)如图1所示是蒙华铁路荆州段长江大桥施工现场，工程师用起吊装置在江中起吊工件。已知工件重4000 N，每个滑轮重500N，声音在水中的传播速度是1500m/s。在水面上用超声测位仪向江底的工件垂直发射超声波，经过0.02s后收到回波。(不计绳重和摩擦，取103kg/m3)

(1)求工件在水下的深度。

(2)不计工件的高度，求水对工件产生的压强。

(3)当工件在水面下匀速上升时，绳子自由端的拉力为500N，求工件的体积。

解：(1)工件在水下的深度s=vt=15m。

例2(2017·烟台)港珠澳大桥海底隧道是世界上最长的公路沉管隧道，全长5.6km，由33节沉管和“最终接头”组成。33节沉管已经全部成功安装，只剩E29 和E30之间留有十多米的空隙，这就是“最终接头”的位置。“最终接头”的质量约为6.0×106kg，虽然和之前的沉管相比小了很多倍，但入水后受洋流、浮动等因素影响，姿态会发生变化，安全平稳地把接头吊装到约30m 深的海底是十分艰难的过程。据悉“最终接头”由“振华30 号”吊装船吊装(如图2)，通过系列平衡调整，从9 时整，“最终接头”从距离水面20 m 高处匀速下放，9 时12 分，开始入水，完全入水后，吊钩对“最终接头”的拉力为2.0×107N左右，12时，“最终接头”下沉到位。吊装起重机的机械效率约为80%。(g取取1.0×103kg/m3)求：

(1)“最终接头”下沉到位后下表面所受水的压强。

(2)“最终接头”的平均密度。

(3)吊装起重机的最大输出功率。

图2

解：(1)由题意可知，“最终接头”下沉到位后下表面距离水面h=30m，则下表面所受水的压强。

(2)“最终接头”的重力G=mg=6.0×107N，“最终接头”受到的浮力F浮=G-F=4×107N。因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以“最终接头”的体积，“最终接头”的平均密度。

(3)吊装起重机匀速下放“最终接头”，“最终接头”未入水时，吊装起重机的输出功率最大。在此过程中吊装起重机做的有用功W有=Gh′=1.2×109J，由得W总=，“最终接头”从匀速下放到开始入水所用的时间t=12min=720s，吊装起重机的最大输出功率。