Номер 2, страница 110, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Олимпиадные задачи. Параграф 17. Давление жидкостей и газов. Закон Паскаля - номер 2, страница 110.

Условие.

2. Почему пуля в пластмассовом стакане с водой пробивает лишь два отверстия, а попадая в стеклянный стакан с водой того же объёма, разбивает его вдребезги?

Решение.

Решение

Разница в результате при выстреле в пластмассовый и стеклянный стаканы с водой объясняется фундаментальными различиями в механических свойствах материалов (пластичности и хрупкости) и действием гидродинамической ударной волны, создаваемой пулей в воде.

Когда пуля на высокой скорости попадает в воду, она резко тормозится, передавая ей свою кинетическую энергию. Вода, будучи практически несжимаемой, мгновенно преобразует эту энергию в мощную ударную волну, которая распространяется во все стороны. Эта волна создает избыточное давление, которое одновременно воздействует на всю внутреннюю поверхность стакана.

Пластмассовый стакан является упругим и пластичным. Это означает, что его стенки способны значительно деформироваться (растягиваться и изгибаться) под нагрузкой, поглощая при этом энергию удара. Стенки прогибаются под давлением ударной волны, гася её энергию. Сама же пуля, обладая высокой скоростью и концентрированной силой, пробивает в стенках два аккуратных отверстия — входное и выходное. Остальная часть стакана остается целой.

Стеклянный стакан, напротив, — хрупкий материал. Он обладает высокой твердостью, но очень низкой способностью к пластической деформации. Когда ударная волна от пули достигает его стенок, они не могут прогнуться или растянуться, чтобы поглотить энергию. Мгновенное и мощное давление, распределенное по всей внутренней поверхности, создает напряжения, которые многократно превышают предел прочности стекла. В результате по всему объему материала возникают и стремительно распространяются многочисленные трещины, что приводит к полному разрушению стакана.

Таким образом, вода выступает в роли передатчика, который преобразует точечный удар пули в распределенное по площади давление, а итоговый результат зависит от способности материала стакана противостоять этому давлению: пластичная пластмасса деформируется, а хрупкое стекло — разрушается.

Ответ: Основная причина заключается в различных механических свойствах материалов. Пластмасса — пластичный материал, который может деформироваться под действием ударной волны, создаваемой пулей в воде, и поглощать её энергию, не разрушаясь. Стекло — хрупкий материал, который не выдерживает резкого и всестороннего давления от той же ударной волны и мгновенно разрушается по всему объему, разлетаясь на осколки.