Номер 4, страница 44, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 55. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 4, страница 44.

Условие.

• Как опуститься в Марианскую впадину.

Решение.

Опуститься в Марианскую впадину — сложнейшая инженерная и научная задача, поскольку это самое глубокое место на планете с экстремальными условиями. Глубина достигает почти 11 километров, а давление воды превышает атмосферное более чем в 1000 раз. Самостоятельное или неподготовленное погружение невозможно и смертельно опасно. Для этого требуется специальный глубоководный аппарат и команда профессионалов.

Необходимое оборудование и технология. Для погружения на дно Марианской впадины используется пилотируемый глубоководный аппарат (батискаф), спроектированный для работы в условиях экстремального гидростатического давления. Ключевые особенности таких аппаратов:

1. Прочный корпус: Основной элемент — это герметичная сфера для экипажа (гондола), изготовленная из толстостенных титановых сплавов. Сферическая форма является идеальной для равномерного распределения колоссального внешнего давления, которое на дне впадины достигает 108,6 МПа. Давление $\text{P}$ на глубине $\text{h}$ рассчитывается по формуле $P = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ — плотность морской воды, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

2. Система управления плавучестью: Погружение осуществляется за счет использования тяжелого балласта. Для всплытия этот балласт (обычно стальные грузы) сбрасывается, и аппарат начинает подниматься наверх за счет положительной плавучести. Плавучесть создается специальным легким и прочным материалом — синтактической пеной, которая заполняет большую часть корпуса аппарата и способна выдерживать огромное давление без сжатия.

3. Системы жизнеобеспечения: Внутри гондолы установлены системы, которые поддерживают атмосферное давление, регенерируют воздух (поглощают углекислый газ и выделяют кислород), а также контролируют температуру и влажность.

4. Движение, навигация и освещение: Для маневрирования на дне используются небольшие электродвигатели (движители). Поскольку на такой глубине царит абсолютная темнота, аппарат оснащен мощными светодиодными прожекторами. GPS под водой не работает, поэтому навигация осуществляется с помощью гидролокаторов (сонаров) и инерциальных навигационных систем. Связь с судном поддержки на поверхности происходит через гидроакустический канал.

Процесс погружения. Экспедиция к Марианской впадине — это многоэтапный процесс:

1. Подготовка: Длительная подготовка на борту специализированного судна-носителя, включая многочисленные проверки всех систем батискафа.

2. Спуск: Погружение на дно занимает примерно от 2,5 до 4 часов.

3. Исследования: Пребывание на дне обычно ограничено несколькими часами, в течение которых экипаж проводит научные наблюдения, сбор образцов грунта и живых организмов с помощью манипуляторов, а также видеосъемку.

4. Всплытие: После сброса балласта подъем на поверхность также занимает несколько часов.

5. Возвращение на судно: После всплытия аппарат обнаруживают и поднимают на борт судна-носителя.

Кто может опуститься? Это не туристическая прогулка, а сложная и опасная экспедиция. На сегодняшний день в Марианской впадине побывало всего несколько десятков человек. Это либо ученые-океанологи, либо инженеры-испытатели, либо состоятельные энтузиасты-исследователи, которые финансировали создание аппаратов или покупали места в экспедициях. Например, американский исследователь Виктор Весково на своем аппарате "Limiting Factor" организовал несколько погружений, в которых приняли участие как ученые, так и частные лица. Таким образом, для обычного человека погружение возможно только в составе такой частной экспедиции, что требует огромных финансовых затрат и специальной подготовки.

Ответ: Опуститься в Марианскую впадину можно только на борту специализированного глубоководного аппарата (батискафа), способного выдержать экстремальное давление. Это требует участия в сложной и дорогостоящей научной или частной экспедиции, так как технология для таких погружений уникальна и доступна очень ограниченному кругу лиц.