1.3 渡槽中的意外事故

解答

当拖拉机沉到渡槽底部时，渡槽两端所受的力增加了拖拉机的重量减去拖拉机所排开的水的重量。

驳船载着拖拉机通过渡槽时，它排开了质量为6吨的水（阿基米德原理）。在这些排开的水中，只有小到可以忽略的部分留在了渡槽里。其余的流入到了运河系统中的蓄水池（水库）里，渡槽在这个运河系统中只是很小的一部分，因此渡槽中的水位没发生变化。所以当驳船经过渡槽时，支柱上所受的力保持不变。渡槽中的6吨水被驳船及其载重所取代，它们的质量同样是6吨。

但是，如果拖拉机滚落到水中，渡槽所受的力就会发生改变。当拖拉机停留在渡槽底部时，渡槽上额外的负荷等于拖拉机的重量减去与拖拉机排开的水相关的浮力。意外事故发生后，驳船自身是否留在渡槽中对渡槽上的受力没有影响。

有什么需要注意的呢

关于本题的一个最常见的版本是：等驳船进入到渡槽中时，渡槽两端额外增加的负荷是什么。众所周知的答案是负荷完全没有改变。伴随着这一问题还有一个方面，该方面虽然全无一点实际意义可言，但在理论上却十分有趣。假设驳船在远离渡槽的港口进行装载。当装载驳船时，驳船吃水越来越深，这样在通过水道直接相连的水域中，各处的水位都会升高。特别是渡槽中的水位也会上升，当然，上升的量是极其微小的。原则上驳船已经使得渡槽的负荷微小增加了。此后，渡槽上的负荷将不受驳船所在地方的影响。（如果运河中有水闸，这里的叙述会有所改变吗？）

 

动力效应（例如，当驳船通过渡槽时，由驳船引起的水波以及针对流体的伯努利方程所描述的这类压力变化）能够带来比上一段中讨论的内容大得多的影响。但是，相对驳船或拖拉机的重量而言，这种改变仍然是很小的。