Творческое задание, страница 59 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Творческое задание

Подготовьте сообщения с ppt-презентацией (на выбор):

1. «Кессон для подводной работы».

2. «Устройство и назначение барокамеры».

3. «Кессонная болезнь, ее последствия».

1. «Кессон для подводной работы».

Кессон (от французского слова caisson, означающего «ящик») — это крупногабаритная водонепроницаемая конструкция, которая позволяет создавать сухую рабочую зону под водой или в водонасыщенном грунте. Основное применение кессонов — строительство фундаментов мостов, плотин, портовых сооружений и прокладка подводных тоннелей.

Принцип работы пневматического кессона, используемого для подводных работ, основан на физическом законе, согласно которому давление сжатого воздуха внутри камеры уравновешивает давление воды снаружи. Конструкция представляет собой большой перевернутый ящик или цилиндр без дна. Его опускают на дно водоема. Внутрь кессона через специальные компрессоры подается сжатый воздух. Давление воздуха подбирается таким образом, чтобы оно было равно или немного превышало гидростатическое давление воды на данной глубине, которое рассчитывается по формуле $p = \rho g h$, где $\rho$ — плотность воды, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — глубина. Это не позволяет воде проникнуть в рабочую камеру.

Рабочие попадают внутрь кессона и покидают его через шлюзовой аппарат (воздушный шлюз), который позволяет постепенно изменять давление, адаптируя организм человека к условиям работы. Внутри сухой рабочей камеры рабочие (кессонщики) производят выемку грунта. По мере удаления грунта кессон под собственным весом или с дополнительной пригрузкой опускается глубже до тех пор, пока не достигнет прочного основания (например, скальной породы). После завершения земляных работ рабочая камера заполняется бетоном, становясь постоянной частью фундамента сооружения.

Работа в кессоне сопряжена с высоким риском для здоровья из-за пребывания в среде с повышенным давлением. Главная опасность — развитие кессонной болезни при слишком быстром выходе на поверхность. Использование кессонов было ключевым в реализации многих крупных инженерных проектов XIX и XX веков, например, при строительстве Бруклинского моста в Нью-Йорке.

Ответ: Кессон для подводной работы представляет собой большую камеру без дна, в которую нагнетается сжатый воздух для вытеснения воды, что позволяет рабочим вести строительство в сухих условиях на дне водоёма.

2. «Устройство и назначение барокамеры».

Барокамера — это герметичная емкость (камера), в которой можно создавать давление воздуха выше или ниже атмосферного. Чаще всего под этим термином понимают гипербарическую камеру, где создается повышенное давление.

Назначение барокамеры:

1. Лечение заболеваний (Гипербарическая оксигенация - ГБО): Пациент в камере дышит чистым кислородом под повышенным давлением. Это позволяет значительно увеличить количество кислорода, растворенного в плазме крови, и доставить его к тканям и органам, страдающим от гипоксии. ГБО применяется для лечения отравления угарным газом, газовой гангрены, тяжелых инфекций, плохо заживающих ран (например, при диабете), последствий радиационной терапии, а также для лечения кессонной болезни.

2. Обеспечение безопасности подводных и кессонных работ: Барокамеры используются для проведения лечебной рекомпрессии — основного метода лечения кессонной болезни. Также они применяются для проведения плановой декомпрессии на поверхности: водолаз или кессонщик после быстрого подъема немедленно помещается в барокамеру, где давление сначала поднимают, а затем медленно и контролируемо снижают по специальным таблицам.

3. Тренировки: Барокамеры используются для тренировки летчиков, космонавтов и водолазов, чтобы подготовить их организм к перепадам давления и научить распознавать симптомы гипоксии (кислородного голодания) или других состояний, связанных с изменением давления.

Устройство барокамеры:

Барокамера представляет собой прочный металлический сосуд, как правило, цилиндрической формы, способный выдерживать высокое внутреннее давление. Она оснащена:
• Корпусом из высокопрочной стали.
• Иллюминаторами из толстого акрилового стекла для наблюдения за пациентами.
• Шлюзом — отдельным отсеком, позволяющим персоналу или оборудованию входить и выходить из камеры, не нарушая давления в основном отсеке.
• Системой жизнеобеспечения, включающей компрессоры для подачи воздуха, баллоны с кислородом, системы контроля и регуляции давления, температуры и влажности.
• Пультом управления, с которого оператор контролирует все параметры внутри камеры.
• Системой связи для общения с находящимися внутри людьми.
• Системами безопасности, такими как клапаны сброса избыточного давления и система пожаротушения (часто на основе распыления воды), так как среда, богатая кислородом, является крайне пожароопасной.

Различают одноместные (мономестные) и многоместные барокамеры.

Ответ: Барокамера — это герметичная камера для создания повышенного давления, используемая в медицине (гипербарическая оксигенация), для безопасной декомпрессии водолазов и кессонных рабочих, а также для лечения декомпрессионной болезни.

3. «Кессонная болезнь, ее последствия».

Кессонная болезнь, также известная как декомпрессионная болезнь (ДБ), — это патологическое состояние, которое возникает у человека в результате быстрого перехода из среды с высоким давлением в среду с более низким давлением. Название «кессонная» исторически связано с рабочими-кессонщиками, которые были первыми, кто массово столкнулся с этим заболеванием.

Причина возникновения:
При нахождении в условиях повышенного давления (например, при погружении на глубину или в кессоне) инертные газы из вдыхаемого воздуха, в основном азот, в повышенном количестве растворяются в тканях и жидкостях организма (согласно закону Генри). Если понижение внешнего давления происходит слишком быстро, растворенный азот не успевает выводиться через легкие. Вместо этого он переходит обратно в газообразное состояние прямо в тканях и крови, образуя пузырьки. Этот процесс аналогичен быстрому открыванию бутылки с газированным напитком.

Симптомы:
Симптомы могут появиться в течение нескольких минут или часов после декомпрессии. Их разделяют на два типа:
• Тип I (легкая форма): кожный зуд, сыпь, отеки, боли в суставах и мышцах (так называемые «бендс» от английского the bends — сгибания, так как боль заставляет сгибать конечности).
• Тип II (тяжелая форма): поражение центральной нервной системы (головокружение, потеря сознания, параличи, нарушения зрения и слуха), дыхательной системы (затрудненное дыхание, кашель, боль в груди — «чоукс»), сердечно-сосудистой системы (шок, коллапс). Тяжелые формы могут привести к смерти.

Последствия:
Даже если человек выживает после острого приступа, кессонная болезнь может иметь серьезные долгосрочные последствия, особенно при отсутствии своевременного и адекватного лечения:
• Дисбарический остеонекроз: Это асептический некроз (отмирание) костной ткани, вызванный закупоркой мелких сосудов, питающих кость, газовыми пузырьками. Чаще всего поражаются головки бедренной и плечевой костей. Это приводит к хроническим болям, деформации суставов и инвалидности.
• Неврологические нарушения: Повреждение головного или спинного мозга может привести к стойким параличам, хроническим болям, ухудшению памяти и когнитивных функций.
• Повреждение внутреннего уха: Может привести к необратимым нарушениям слуха и равновесия.

Профилактика кессонной болезни заключается в строгом соблюдении режимов декомпрессии (медленном подъеме), а основным методом лечения является лечебная рекомпрессия в барокамере.

Ответ: Кессонная болезнь (декомпрессионная болезнь) — это заболевание, возникающее из-за быстрого понижения внешнего давления, что приводит к образованию пузырьков газа в тканях и крови; последствиями могут быть боли, паралич, некроз костей и даже смерть.