Номер 4, страница 26 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Т3-13. Давление жидкости - номер 4, страница 26.

Условие.

4. a) Как изменяется объём пузырька воздуха при его подъёме со дна водоёма на поверхность?

б) Почему пловец, нырнувший на большую глубину, испытывает боль в ушах?

Решение.

а) Давление в жидкости зависит от глубины. На глубине $\text{h}$ полное давление $\text{p}$ на пузырёк воздуха складывается из атмосферного давления $p_{атм}$ на поверхности и гидростатического давления столба жидкости $p_{гидр} = \rho g h$, где $\rho$ – плотность жидкости, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения. Таким образом, полное давление на пузырёк равно $p = p_{атм} + \rho g h$.

При подъёме пузырька со дна водоёма на поверхность его глубина $\text{h}$ уменьшается, следовательно, уменьшается и гидростатическое давление. В результате общее давление, действующее на пузырёк, также уменьшается. Согласно закону Бойля–Мариотта, для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объём есть величина постоянная ($p V = \text{const}$). Поскольку внешнее давление на пузырёк уменьшается, его объём $\text{V}$ увеличивается, чтобы произведение $p V$ оставалось постоянным.

Ответ: При подъёме пузырька воздуха со дна водоёма на поверхность его объём увеличивается из-за уменьшения внешнего давления.

б) Ухо человека имеет барабанную перепонку, которая отделяет наружный слуховой проход от полости среднего уха, заполненной воздухом. Давление воздуха в среднем ухе обычно равно атмосферному давлению.

Когда пловец ныряет на большую глубину, давление воды на наружную сторону барабанной перепонки значительно возрастает. Это давление, как и в случае с пузырьком, определяется глубиной погружения: $p = p_{атм} + \rho g h$. При этом давление воздуха внутри среднего уха остаётся практически неизменным (равным атмосферному). Возникает разность давлений, из-за которой внешнее давление воды вдавливает барабанную перепонку внутрь. Это прогибание и растяжение барабанной перепонки, которая является очень чувствительной, вызывает болевые ощущения.

Ответ: Пловец испытывает боль в ушах, потому что с увеличением глубины возрастает давление воды, которое давит на барабанную перепонку снаружи, в то время как давление воздуха внутри уха остаётся прежним. Эта разница давлений вызывает прогиб и натяжение барабанной перепонки, что и приводит к боли.