Question

如图所示，是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过滑轮组打捞水下一个圆柱型重物，在整个打捞过程中，汽

如图所示，是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过滑轮组打捞水下一个圆柱型重物，在整个打捞过程中，汽车以3m/s的速度向右水平匀速运动。重物在水面下被提升的过程共用时50s，汽车拉动绳子的功率P1为480W。重物开始露出水面到完全被打捞出水的过程共用时10s，此过程中汽车拉动绳子的功率逐渐变大，当重物完全被打捞出水后，汽车的功率P2比P1增加了120W，且滑轮组机械效率为80%。忽略水的重力、绳重和滑轮的摩擦，g取10N/kg。（图片是一静一动，三股绳子，绳端在动滑上，还有一个定滑轮在岸边，仅是为了改变受力方向，可以忽略）

Answer 1

解：以动滑轮和重物为研究对象，物体出水前后分别有：
（1） 3F拉1+F浮＝G物+G轮 ①
3F拉2＝G物+G轮 ②
F拉1＝P1/v＝480W / 3m/s＝160N ③
F拉2＝P2/v＝600W / 3m/s＝200N ④
由①、②、③、④式得
F浮＝3(F拉2－F拉1) ＝3×(200N－160N) ＝120N
（2） V排＝V物＝F浮/ρ水g＝120N/(1×10^3kg/m^3×10N/kg)＝0.012 m^3
重物在水中上升高度h1＝1/3 s1＝1/3 vt1＝1/3 ×3m/s×50s＝50m
重物的高度h2＝1/3 s2＝1/3 vt2＝1/3 ×3m/s×10s＝10m
重物的横截面积S＝V物 / h2＝0.012m^3 / 10m ＝0.0012 m^2
打捞前重物上表面受水的压力
F压＝p水·S＝ρ水·g·h1·S＝1×10^3kg/m^3×10N/kg×50m×0.0012m^2＝600N
（3） 从②式得：G物+G轮＝3F拉2＝3×200N＝600N
η＝W有用 / W总＝G物h / (G物+G轮)h ＝G物 / (G物+G轮)
G物＝η(G物+G轮) ＝0.8×600 N＝480N
ρ物＝G物 / gV物＝480N / (10N/kg×0.012 m^3)＝4×10^3kg/m^3

Answer 2

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追问

求：（1）重物浸没在水中所受浮力 （2）打捞前重物上表面受到的水的压力 （3）被打捞物体的密度(又忘了补充了）