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第二章力·功·摩擦 2.9“切留斯金”號失事的物理原因

來源:百度文庫 2010-08-31 15:06:08

中考真題

云分校

第二章力·功·摩擦 2.9“切留斯金”號失事的物理原因

  根據(jù)以上所說,可不要立刻得出結(jié)論,認為冰上的摩擦力不管在什么情況下都微不足道。有時候,即使在接近零度的時候,冰上的摩擦力也往往很大。近年來,蘇聯(lián)破冰船的工作人員已經(jīng)仔細地研究了北極海上的冰加在輪船鋼殼上的摩擦力。這種摩擦力似乎出人意料地大,并不比鐵跟鐵之間的摩擦力小。冰對新船的鋼殼的摩擦系數(shù)是0.2。

  為了明白這個數(shù)字對于在冰塊之間航行的船有多大的意義,可以研究一下。在這里,畫著在冰塊的壓力下,船舷MN所受到的各個力的方向。冰的壓力P分解成兩個力:跟船舷垂直的力R和跟船舷相切的力F。P和R之間的角等于船舷對豎直線的傾斜角α。冰對船舷的摩擦力Q等于力R乘摩擦系數(shù)0.2,也就是Q=0.2R。如果摩擦力Q比F小,力F就會把壓在船身上的冰推到水里去;這時候冰就會沿著船舷滑動,并不會損害這船。如果力Q比F大,摩擦就妨礙著冰塊的滑動,使冰塊長時間壓在船舷上,就要把船舷壓壞。

  那末,在什么時候Q<F呢?很容易看出,F(xiàn)=R·tanα,因此Q<R·tanα。又因為Q=0.2R,所以不等式Q<F又可以變成:0.2R<R·tanα或tanα>0.2。

  從三角函數(shù)表里可以查出,正切函數(shù)是0.2的角是11°。這就是說,在α>11°的時候,Q<F。根據(jù)上面所說的,就可以確定船舷對豎直線的傾斜度應該是多少,才能保證船在冰塊中間安全航行。這個傾斜度應該不比11°小。

  現(xiàn)在讓我們看“切留斯金”號是怎樣沉沒的。“切留斯金”號實際是一艘輪船,不是破冰船。它在北海的全部航路上都航行得很安全,但是在白令海峽卻被冰塊擠破了。

  冰把“切留斯金”號帶到了遙遠的北方,并且把它毀了(在1934年二月)。大家都知道,船上的水手在冰上等待了兩個月,然后由飛行員把他們救了出來。

  下面是這次失事的經(jīng)過。

  “堅固的金屬船身不是一下子就被壓壞的,”遠征隊隊長施米特在無線電里報告說。“我們看到冰塊怎樣壓在船舷上,以及露在冰塊上面的船殼的鐵板怎樣向外臌起來并且彎曲了。冰塊不斷地向船進攻,這種進攻雖然很慢、卻是沒法防御的。臌起的船殼的鐵板沿著鉚縫裂了開來,鉚釘噼噼啪啪地飛走了。轉(zhuǎn)瞬間,輪船的左舷從前艙到甲板的末梢完全撕裂了……”

  讀了上面這一段話以后,讀者應當可以了解那次出事的物理原因了。

  從這里也得出了一個實際的結(jié)論:在建造航行在冰里的船舶的時候,一定要使船舷有適當?shù)膬A斜度,也就是傾斜度應該不比11°小。

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