Номер 2, страница 196 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 55. Плавание судов. Темы докладов - номер 2, страница 196.

Условие.

Решение.

Основные принципы

Плавание подводной лодки основано на законе Архимеда. Этот закон гласит, что на любое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. Поведение лодки зависит от соотношения двух основных сил:
1. Силы тяжести ($F_т$), которая тянет лодку вниз. Она равна произведению массы лодки ($\text{m}$) на ускорение свободного падения ($\text{g}$): $F_т = m \cdot g$.
2. Выталкивающей силы (силы Архимеда, $F_А$), которая толкает лодку вверх. Она равна весу воды, вытесненной объемом погруженной части лодки ($\text{V}$). Рассчитывается как произведение плотности воды ($\rho_в$), ускорения свободного падения ($\text{g}$) и объема ($\text{V}$): $F_А = \rho_в \cdot g \cdot V$.
Соотношение этих сил определяет состояние лодки:
- Всплытие: Сила Архимеда больше силы тяжести ($F_А > F_т$). Средняя плотность лодки меньше плотности воды.
- Погружение: Сила тяжести больше силы Архимеда ($F_т > F_А$). Средняя плотность лодки больше плотности воды.
- Нейтральная плавучесть: Силы равны ($F_А = F_т$). Лодка не всплывает и не тонет, а находится на постоянной глубине.

Механизм управления плавучестью

Подводная лодка может изменять свою массу, сохраняя объем почти постоянным. Это позволяет ей управлять плавучестью. Для этого используются балластные цистерны — специальные прочные резервуары.
- Для погружения цистерны заполняют забортной водой. Масса лодки увеличивается, сила тяжести становится больше выталкивающей силы, и лодка уходит под воду.
- Для всплытия воду из цистерн вытесняют сжатым воздухом. Масса лодки уменьшается, выталкивающая сила становится больше силы тяжести, и лодка поднимается на поверхность.
- Для удержания глубины в цистернах оставляют определенное количество воды, чтобы достичь нейтральной плавучести, то есть уравнять силу тяжести и выталкивающую силу. Точная подгонка веса осуществляется с помощью специальных уравнительных цистерн.

Дополнительные средства управления

Во время движения для быстрого изменения глубины и для маневрирования используются горизонтальные рули (гидропланы), расположенные на корпусе и рубке. Они работают как крылья самолета, но в воде. Изменяя их угол, можно создать гидродинамическую силу, которая будет "тянуть" лодку вверх или вниз.

Ответ: Подводная лодка плавает за счет управления своей плавучестью. Она изменяет свой вес, принимая или вытесняя воду из специальных балластных цистерн. Для погружения цистерны заполняются водой, увеличивая вес лодки. Для всплытия вода вытесняется сжатым воздухом, уменьшая вес. На постоянной глубине лодка находится в состоянии нейтральной плавучести, когда ее вес равен выталкивающей силе (силе Архимеда). В движении для управления глубиной также используются горизонтальные рули (гидропланы).