Номер 30, страница 53, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Плавание тел. Параграф 21. Плавание тел - номер 30, страница 53.

Условие.

30. Почему затонувший корабль труднее поднять с илистого дна, чем такой же корабль — с каменистого дна?

Решение.

Поднять затонувший корабль с илистого дна значительно труднее, чем с каменистого, из-за совокупного действия двух основных физических явлений: разницы давлений и сил адгезии.

Когда корабль лежит на каменистом дне, между его корпусом и дном остаются зазоры, заполненные водой. Давление воды, действующее на днище корабля снизу, уравновешивается давлением воды на той же глубине. Поэтому для подъема судна достаточно приложить силу, превышающую его вес в воде (то есть силу тяжести за вычетом выталкивающей силы Архимеда).

В случае с илистым дном ситуация кардинально меняется. Корабль под собственным весом погружается в вязкий ил, который плотно обволакивает его корпус, создавая практически герметичное соединение. При попытке начать подъем между днищем корабля и илом образуется пространство, куда вода не может мгновенно проникнуть. В этом пространстве создается область пониженного давления, близкого к вакууму. В то же время на верхнюю часть корабля продолжает давить вся толща воды, создавая значительное гидростатическое давление. Эта разница давлений ($ \Delta P $) создает огромную дополнительную силу ($ F_{доп} = \Delta P \cdot S $, где $\text{S}$ — площадь контакта днища с илом), которая действует подобно присоске и удерживает корабль на дне.

Кроме того, ил обладает свойством адгезии — его частицы "прилипают" к поверхности корпуса корабля за счет межмолекулярных сил. Чтобы оторвать корабль ото дна, необходимо преодолеть и эти силы сцепления.

Таким образом, общая сила, необходимая для отрыва корабля от илистого дна, складывается из его веса в воде, огромной силы давления из-за эффекта "присоски" и сил адгезии.

Ответ: Затонувший корабль труднее поднять с илистого дна, потому что ил плотно облегает корпус, препятствуя доступу воды под днище. При попытке подъема под кораблем создается область низкого давления, в то время как сверху на него продолжает давить вся толща воды. Возникающая разность давлений создает огромную прижимающую силу (эффект присоски). Дополнительным препятствием служат силы сцепления (адгезии) вязкого ила с корпусом судна.