Вариант 8, страница 84 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-7. Давление жидкостей и газов - страница 84.

Условие.

Вариант 8

1. Почему взрыв снаряда в воде губителен для живущих в воде организмов?

2. На какой глубине движется подводная лодка, если на крышку выходного люка, имеющего площадь $3000 \text{ см}^2$, вода давит с силой $618 \text{ кН}$?

Решение.

1. Почему взрыв снаряда в воде губителен для живущих в воде организмов?

Взрыв снаряда в воде губителен для водных организмов по нескольким причинам, связанным с физическими свойствами воды. Основной поражающий фактор — это ударная волна.

Во-первых, вода является практически несжимаемой средой. В отличие от воздуха, который легко сжимается, вода передает давление почти без потерь. Когда в воде происходит взрыв, высвобождается огромное количество энергии, создавая область чрезвычайно высокого давления. Эта область быстро расширяется, формируя мощную ударную волну.

Во-вторых, из-за несжимаемости воды ударная волна распространяется на большие расстояния с очень высокой скоростью и сохраняет свою разрушительную силу. В воздухе энергия взрыва быстро рассеивается, а в воде она концентрированно воздействует на все, что встречается на ее пути.

В-третьих, живые организмы, обитающие в воде, состоят в основном из воды, и их плотность близка к плотности окружающей среды. Ударная волна беспрепятственно проходит сквозь их тела, вызывая резкий перепад давления. Это явление называется баротравмой. Внутренние органы, особенно те, что содержат газ (например, плавательный пузырь у рыб), не выдерживают такого перепада: они сжимаются, а затем резко расширяются, что приводит к их разрыву и мгновенной гибели организма. Также повреждаются кровеносные сосуды и нервная система.

Таким образом, именно из-за эффективной передачи смертоносной ударной волны практически несжимаемой водой взрыв в ней имеет гораздо более разрушительные последствия для живых организмов в большем радиусе, чем аналогичный взрыв на воздухе.

Ответ: Основная причина губительного действия взрыва в воде заключается в том, что вода, будучи практически несжимаемой средой, эффективно передает на большие расстояния мощную ударную волну. Эта волна, проходя через тела живых организмов, вызывает смертельные внутренние повреждения (баротравму) из-за резкого перепада давления.

2. На какой глубине движется подводная лодка, если на крышку выходного люка, имеющего площадь 3000 см², вода давит с силой 618 кН?

Дано:

Площадь крышки люка $S = 3000 \text{ см}^2$
Сила давления воды $F = 618 \text{ кН}$
Будем считать, что подводная лодка находится в морской воде, плотность которой $\rho \approx 1030 \text{ кг/м}^3$.
Ускорение свободного падения примем равным $g \approx 10 \text{ Н/кг}$.

Перевод в систему СИ:
$S = 3000 \text{ см}^2 = 3000 \cdot (10^{-2} \text{ м})^2 = 3000 \cdot 10^{-4} \text{ м}^2 = 0,3 \text{ м}^2$
$F = 618 \text{ кН} = 618 \cdot 1000 \text{ Н} = 618000 \text{ Н}$

Найти:

Глубину погружения лодки $\text{h}$.

Решение:

Давление $\text{p}$, которое оказывает столб воды на крышку люка, можно найти по формуле давления: $p = \frac{F}{S}$, где $\text{F}$ — сила давления, а $\text{S}$ — площадь поверхности.

С другой стороны, гидростатическое давление жидкости на глубине $\text{h}$ определяется формулой: $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Поскольку давление в обеих формулах одно и то же, мы можем приравнять их правые части:

$\frac{F}{S} = \rho \cdot g \cdot h$

Выразим из этого уравнения искомую глубину $\text{h}$:

$h = \frac{F}{S \cdot \rho \cdot g}$

Теперь подставим числовые значения в полученную формулу и вычислим глубину:

$h = \frac{618000 \text{ Н}}{0,3 \text{ м}^2 \cdot 1030 \text{ кг/м}^3 \cdot 10 \text{ Н/кг}} = \frac{618000}{3090} \text{ м} = 200 \text{ м}$

Ответ: подводная лодка движется на глубине 200 м.