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中性浮力水槽

为了在地面模拟航天员在太空中所处的失重环境,我国建设了特殊的“潜水池”——中性浮力水槽,如图甲所示。当物体受到的浮力大于自身重力时,这个浮力称为“正浮力”;当物体受到的浮力小于自身重力时,这个浮力称为“负浮力”。训练时,航天员通过增减配重的方法使自身的重力与浮力基本相等,以获得与太空中相似的失重感,此时的浮力称为“中性浮力”。

为了充分模拟出舱任务,如图乙所示,航天员需穿着厚重的水下训练服,在机械臂和若干潜水员的协助下进行水下活动。潜水员小明携带的气瓶配有如图丙所示的气压表。潜水前,有3000L的空气被压缩至瓶中;潜水时,通过气压表示数可以知道瓶内空气量(两者的关系如表1所示)。小明结合自身在水下的平均耗气速度v与所处深度h的关系(如图丁所示),便能估算出潜水时间:

其中:当瓶内空气消耗量的单位为L、耗气速度的单位为L/min时,潜水时间的单位为min。

气压表示数/bar

300

210

120

30

瓶内空气量/L

3000

2100

1200

300

表1

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