Номер 1, страница 44 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-38. Давление в жидкости и газе, вызванное действием силы тяжести. Вариант 2 - номер 1, страница 44.

Условие.

1. Почему пловец, нырнувший на большую глубину, испытывает боль в ушах?

Решение.

1. Боль в ушах, которую испытывает пловец при погружении на глубину, возникает из-за разницы давлений на барабанную перепонку с внешней и внутренней стороны. Наше ухо устроено так, что полость среднего уха (за барабанной перепонкой) соединена с носоглоткой через Евстахиеву трубу. В обычных условиях на поверхности давление воздуха в среднем ухе равно внешнему атмосферному давлению, и барабанная перепонка находится в равновесии.

При погружении в воду на тело пловца, включая его уши, начинает действовать гидростатическое давление воды. Это давление увеличивается прямо пропорционально глубине погружения. Общее давление снаружи уха равно сумме атмосферного и гидростатического давления. Гидростатическое давление $\text{p}$ на глубине $\text{h}$ определяется формулой:

$p = \rho \cdot g \cdot h$

где $\rho$ — плотность воды (около $1000 \text{ кг/м}^3$), $\text{g}$ — ускорение свободного падения (примерно $9.8 \text{ м/с}^2$), а $\text{h}$ — глубина в метрах.

В то же время, давление воздуха, запертого в полости среднего уха, остается равным атмосферному. В результате возникает значительная разница давлений: высокое давление воды снаружи и низкое давление воздуха внутри. Эта разница давлений создает силу, которая давит на барабанную перепонку и прогибает ее внутрь, в сторону среднего уха. Именно это механическое напряжение и деформация барабанной перепонки воспринимается нервными окончаниями как острая боль. Для снятия боли дайверы и пловцы используют специальные приемы ("продувку"), чтобы выровнять давление, пропуская воздух из носоглотки в среднее ухо через Евстахиеву трубу.

Ответ: Боль в ушах возникает из-за того, что с увеличением глубины возрастает внешнее гидростатическое давление воды, которое давит на барабанную перепонку и прогибает её внутрь, так как давление воздуха в полости среднего уха остается значительно ниже.