Номер 4, страница 69 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-38. Плавание тел. Вариант № 2 - номер 4, страница 69.

Решение.

Погружение и всплытие подводных лодок основано на законе Архимеда. Согласно этому закону, на любое тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), равная весу вытесненной этим телом жидкости или газа. Управление плавучестью подводной лодки достигается за счет изменения ее средней плотности путем заполнения или осушения специальных балластных цистерн.

На лодку действуют две основные силы: сила тяжести $F_т$, направленная вертикально вниз, и выталкивающая сила Архимеда $F_A$, направленная вертикально вверх. Соотношение этих сил определяет поведение лодки в воде.

Погружение

Для погружения подводная лодка должна увеличить свою массу, чтобы ее средняя плотность стала больше плотности окружающей воды. Это достигается путем заполнения балластных цистерн забортной водой. Клапаны цистерн открываются, и вода поступает внутрь, вытесняя находящийся там воздух. Масса лодки увеличивается, и, как следствие, сила тяжести становится больше выталкивающей силы:

$F_т > F_A$

В этом состоянии лодка начинает погружаться. Когда нужная глубина достигнута, часть воды из цистерн выдувается, чтобы уравнять силу тяжести и выталкивающую силу, достигая нейтральной плавучести.

Всплытие

Для всплытия необходимо уменьшить массу лодки, чтобы ее средняя плотность стала меньше плотности воды. Для этого вода из балластных цистерн вытесняется сжатым воздухом, который хранится на борту в баллонах под высоким давлением. По мере осушения цистерн масса лодки уменьшается, сила тяжести становится меньше выталкивающей силы:

$F_т < F_A$

В результате лодка начинает подниматься к поверхности.

Кроме балластных цистерн, для точного маневрирования по глубине во время движения используются горизонтальные рули (гидропланы). Создавая гидродинамическую подъемную или опускающую силу, они позволяют быстро изменять глубину без изменения балласта.

Ответ: Погружение и всплытие подводных лодок осуществляется путем изменения их массы и, следовательно, средней плотности. Для погружения специальные балластные цистерны заполняются водой, увеличивая массу лодки до тех пор, пока ее вес не превысит выталкивающую силу. Для всплытия вода из цистерн вытесняется сжатым воздухом, масса лодки уменьшается, и выталкивающая сила становится больше ее веса, выталкивая лодку на поверхность.