Номер 21.22, страница 75 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Авторы: Лукашик В. И., Иванова Е. В.
Тип: Сборник задач
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Цвет обложки: голубой
ISBN: 978-5-09-090938-9
Популярные ГДЗ в 7 классе
§ 21. Давление газов. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 21.22, страница 75.
№21.22 (с. 75)
Условие. №21.22 (с. 75)
скриншот условия

21.22 [Д. 97] Если бы вы были конструктором космического корабля, то какую форму иллюминатора из толстого стекла вы бы предпочли для обеспечения герметичности корабля: форму диска или усеченного конуса (рис. III-16)? Как бы вы установили иллюминатор в корпусе корабля?
Рис. III-16
Решение 3. №21.22 (с. 75)

Решение 4. №21.22 (с. 75)

Решение 5. №21.22 (с. 75)

Решение 7. №21.22 (с. 75)
Для решения этой задачи необходимо проанализировать, как сила давления будет действовать на иллюминатор каждой из предложенных форм и как это повлияет на герметичность стыка с корпусом корабля.
Внутри космического корабля поддерживается давление $p_{вн}$, близкое к нормальному атмосферному, в то время как снаружи царит вакуум, где давление $p_{сн}$ практически равно нулю. Из-за этой разницы давлений $\Delta p = p_{вн} - p_{сн}$ на внутреннюю поверхность иллюминатора площадью $S$ действует выталкивающая сила $F = \Delta p \cdot S$, направленная изнутри наружу.
Какую форму иллюминатора ... вы бы предпочли для обеспечения герметичности корабля: форму диска или усеченного конуса?
Для обеспечения максимальной надежности и герметичности следует предпочесть иллюминатор в форме усеченного конуса.
Если иллюминатор имеет форму простого диска (цилиндра), то вся выталкивающая сила $F$ будет действовать на крепежные элементы (например, болты и прижимную раму). Надежность такого соединения полностью зависит от прочности этих элементов и способности уплотнительной прокладки сохранять свои свойства под нагрузкой. Со временем или при циклических нагрузках такое крепление может ослабнуть, что приведет к разгерметизации.
В случае с иллюминатором в форме усеченного конуса, который устанавливается широким основанием внутрь корабля, выталкивающая сила давления $F$ будет прижимать коническую поверхность иллюминатора к ответной конической поверхности в раме корпуса. Чем выше давление внутри корабля, тем сильнее иллюминатор будет "заклиниваться" в раме. Это создает эффект самогерметизации: давление, которое могло бы стать причиной разгерметизации, наоборот, способствует увеличению плотности стыка. Такая конструкция значительно надежнее, так как нагрузка распределяется по всей площади контакта конических поверхностей, а не концентрируется на отдельных элементах крепежа.
Как бы вы установили иллюминатор в корпусе корабля?
Иллюминатор в форме усеченного конуса следует устанавливать следующим образом:
- В корпусе корабля подготавливается отверстие с внутренней расточкой, имеющей форму конуса, комплементарную форме иллюминатора.
- Иллюминатор вставляется в это отверстие изнутри корабля. Его основание большего диаметра должно быть обращено внутрь герметичного отсека, а меньшего — наружу.
- Между стеклом и металлической рамой корпуса помещается эластичная уплотнительная прокладка. Она обеспечивает герметичность при отсутствии давления и компенсирует разницу в коэффициентах теплового расширения стекла и металла.
- С внутренней стороны иллюминатор закрепляется специальным прижимным кольцом, которое удерживает его на месте до создания в корабле избыточного давления.
При такой схеме установки внутреннее давление воздуха будет надежно прижимать иллюминатор к корпусу, обеспечивая требуемую герметичность в рабочих условиях.
Ответ: Следует предпочесть иллюминатор в форме усеченного конуса. Устанавливать его нужно изнутри корабля, широким основанием внутрь. В этом случае давление воздуха внутри корабля будет прижимать иллюминатор к корпусу, тем самым повышая надежность и герметичность соединения.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 7-9 класс, для упражнения номер 21.22 расположенного на странице 75 к сборнику задач 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №21.22 (с. 75), авторов: Лукашик (Владимир Иванович), Иванова (Елена Владимировна), ФГОС (новый, красный) учебного пособия издательства Просвещение.