Номер 23.5, страница 77 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 23. Закон Паскаля. Гидравлический пресс. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 23.5, страница 77.

23.5 [490] Почему взрыв снаряда под водой губителен для живущих в воде организмов?

23.5 [490]

Взрыв снаряда под водой является губительным для живущих в ней организмов в основном из-за физических свойств самой воды, а именно её низкой сжимаемости.

Рассмотрим процесс подробнее:

1. Низкая сжимаемость воды. Вода, как и большинство жидкостей, является практически несжимаемой средой. Её плотность примерно в 800 раз больше плотности воздуха. Это означает, что для уменьшения объёма воды требуется приложить огромное давление.
2. Формирование и распространение ударной волны. Взрыв — это чрезвычайно быстрое выделение большого количества энергии, которое создает в окружающей среде область сверхвысокого давления. Эта область распространяется от центра взрыва в виде ударной волны. В сжимаемой среде, такой как воздух, энергия ударной волны быстро затухает, поскольку она расходуется на сжатие и нагрев среды. В воде же из-за её несжимаемости энергия не может эффективно рассеяться через сжатие. Вместо этого она передается от молекулы к молекуле на большие расстояния почти без потерь. Ударная волна в воде представляет собой мощный гидравлический удар, распространяющийся со скоростью звука в воде (около $1500 \text{ м/с}$), что в 4-5 раз быстрее, чем в воздухе.
3. Воздействие на живые организмы. Тела большинства водных организмов, например рыб, состоят в основном из воды и имеют схожую с ней плотность. Однако у них есть полости, заполненные газом, — в первую очередь, плавательный пузырь. Когда ударная волна проходит через тело рыбы, она вызывает мгновенный и колоссальный скачок давления. Этот резкий перепад давления (явление, называемое баротравмой) приводит к катастрофическим последствиям для организма:
   • Газ в плавательном пузыре под действием внешнего давления резко сжимается, а затем, при прохождении волны, так же резко расширяется. Это приводит к разрыву плавательного пузыря и тяжелейшим повреждениям окружающих его внутренних органов и кровеносных сосудов.
   • Даже для организмов без плавательного пузыря мощная ударная волна вызывает повреждения на клеточном уровне, разрывы тканей и сосудов из-за резких градиентов давления, действующих на тело.

Таким образом, именно сочетание мощной энергии взрыва и способности воды эффективно передавать эту энергию на большие расстояния в виде ударной волны делает подводные взрывы смертельными для водной фауны в большом радиусе от эпицентра.

Ответ: Взрыв снаряда под водой губителен для водных организмов, потому что вода является практически несжимаемой средой. Это свойство позволяет ударной волне от взрыва распространяться на большие расстояния с минимальными потерями энергии. Эта волна создает резкий и мощный перепад давления (баротравму), который вызывает смертельные внутренние повреждения, особенно разрыв газосодержащих органов, таких как плавательный пузырь у рыб.