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三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机.过往船只驶入升船机中装满水的船厢后,可以竖直升降,大大缩短船只过坝的时间,为了确保运行的安全性,工程师们建造三峡升船
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问题描述:

三峡升船机是目前世界上技术最难、规模最大的升船机.过往船只驶入升船机中装满水的船厢后,可以竖直升降,大大缩短船只过坝的时间,为了确保运行的安全性,工程师们建造三峡升船机前设计、比对了多种升降船厢的方式.“水力浮筒式”也是其中一种受到广泛关注的升降船厢方式,下图是它的工作原理图.当进水阀关闭、排水阀打开时,竖井中水位下降,两个相同的浮筒也随之下降,船厢就会上升;反之船厢就会下降.

已知船厢装满水后船厢和水的总质量为1.55×107kg,每个浮筒的质量为1.8×107kg,求:

(1)若升船机承载着装满水的船厢匀速竖直下行100m,则重力对船厢和船厢里的水做的功共是多少J?

(2)当质量为2×106kg的船只驶入装满水的船厢,船厢上升到与上游水位相平时(即图中所示位置),进水阀、排水阀都关闭,此时每个浮筒排开水的体积是多少m3?(不计钢绳和滑轮的重力及摩擦).

李绪友回答:
  (1)装满水的船厢的重力:G=mg=1.55×107kg×10N/kg=1.55×108N,重力对船厢和水做的功:W=Gh=1.55×108N×100m=1.55×1010J;(2)因为轮船驶入装满水的船厢后处于漂浮状态,所以,由漂浮条件和阿基米德原理可得:...
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