Номер 10, страница 39 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

*10. Попробуйте объяснить, какую цель преследуют, когда строят высокие плотины, перегораживая русла рек?

10. Строительство высоких плотин, перегораживающих русла рек, преследует несколько взаимосвязанных целей, главной из которых является выработка электроэнергии. Это напрямую связано с фундаментальными законами физики.

Основная цель — создание гидроэлектростанций (ГЭС) для производства дешевой и возобновляемой электроэнергии. Принцип работы ГЭС основан на преобразовании потенциальной энергии воды в электрическую. Когда плотина перекрывает реку, уровень воды перед ней значительно поднимается, образуя водохранилище с большим запасом воды на высоте. Потенциальная энергия этой воды описывается формулой $E_p = mgh$, где $m$ — масса воды, $g$ — ускорение свободного падения, и $h$ — высота, на которую поднят уровень воды (перепад высот). Чем выше плотина, тем больше высота $h$, и, следовательно, тем больше потенциальная энергия, запасенная в водохранилище. Для выработки электричества воду направляют из водохранилища по водоводам к турбинам. Падая с большой высоты, вода преобразует свою потенциальную энергию в кинетическую, вращая лопасти турбин. Турбины, в свою очередь, приводят в движение электрогенераторы, вырабатывающие ток. Таким образом, высота плотины является ключевым фактором, определяющим мощность электростанции.

С точки зрения гидродинамики, высокая плотина создает у своего основания большое гидростатическое давление, которое рассчитывается по формуле $p = \rho gh$, где $\rho$ — плотность воды. Именно это высокое давление обеспечивает мощный напор воды, который с большой силой воздействует на лопасти турбин, заставляя их эффективно вращаться.

Кроме выработки электроэнергии, высокие плотины выполняют и другие важные функции. Создаваемые ими крупные водохранилища служат огромными резервуарами пресной воды, которая используется для бытового и промышленного водоснабжения, а также для орошения (ирригации) сельскохозяйственных земель. Также плотины позволяют регулировать сток реки: они накапливают избыток воды во время весенних паводков или сильных дождей, предотвращая наводнения ниже по течению, и отдают воду в засушливые периоды, поддерживая уровень реки. В некоторых случаях поднятие уровня воды улучшает условия для судоходства.

Ответ: Основная цель строительства высоких плотин — максимальное увеличение потенциальной энергии воды ($E_p = mgh$) и создаваемого ею гидростатического давления ($p = \rho gh$) для наиболее эффективного производства электроэнергии на гидроэлектростанциях. Чем выше плотина, тем больше мощность ГЭС. Дополнительными целями являются создание крупных запасов пресной воды для водоснабжения и орошения, регулирование речного стока для предотвращения наводнений, а также улучшение условий для судоходства.