Номер 2, 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 2, страница 44.

Условие.

2. Объясните, почему для подводных лодок устанавливается определённая глубина, ниже которой они не должны опускаться.

Решение.

Решение

Для подводных лодок устанавливается определённая предельная глубина погружения из-за физического явления, известного как гидростатическое давление. Давление столба жидкости увеличивается прямо пропорционально глубине погружения. Это давление рассчитывается по формуле:

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

где:

• $\text{p}$ – гидростатическое давление,
• $\rho$ – плотность воды (для морской воды в среднем составляет около 1025 кг/м³),
• $\text{g}$ – ускорение свободного падения (приблизительно 9,8 м/с²),
• $\text{h}$ – глубина погружения.

Из формулы видно, что чем глубже опускается подводная лодка, тем большее давление испытывает её корпус со всех сторон. Это давление создаёт огромные сжимающие нагрузки. Например, на глубине 100 метров давление воды примерно в 10 раз превышает атмосферное давление на поверхности.

Корпус любой подводной лодки проектируется и строится с расчётом на определённую механическую прочность. Он может выдерживать внешнее давление только до некоторого максимального значения. Если подводная лодка опустится ниже установленной для неё предельной глубины (также известной как "глубина разрушения"), внешнее давление воды превысит предел прочности её корпуса. Это приведёт к мгновенной деформации и разрушению (имплозии) корпуса, что является катастрофой для лодки и её экипажа. Поэтому в целях безопасности для каждой модели подводной лодки устанавливается максимальная рабочая глубина (на которой она может безопасно оперировать длительное время) и предельная глубина, превышать которую категорически запрещено.

Ответ: Предельная глубина для подводных лодок устанавливается потому, что с увеличением глубины возрастает гидростатическое давление воды, действующее на корпус. Корпус лодки рассчитан на определённое максимальное давление, и его превышение при погружении на слишком большую глубину приведёт к его разрушению (имплозии).