Номер 366, страница 52 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Давление в жидкости и газе. Закон Паскаля - номер 366, страница 52.

Условие.

366. Если стрелять в пустой стакан, то пуля пробьёт насквозь два отверстия. Если стакан наполнен водой, то при попадании пули он разбивается на мелкие части. Почему?

Решение.

Это явление объясняется кардинальными различиями в физических свойствах воздуха (в пустом стакане) и воды, а также законами гидродинамики.

Когда пуля попадает в пустой стакан, она взаимодействует только с тонкими стенками стекла. Воздух внутри стакана имеет очень низкую плотность и легко сжимается, поэтому он практически не оказывает сопротивления пуле и не передает значительного импульса на стенки. Удар пули является локализованным. Энергия концентрируется в точке контакта, что приводит к образованию аккуратного входного, а затем и выходного отверстия. Остальная часть стакана не испытывает нагрузок, достаточных для разрушения.

В случае со стаканом, наполненным водой, ситуация совершенно иная. Вода — практически несжимаемая жидкость, обладающая значительно большей плотностью по сравнению с воздухом. Когда пуля на высокой скорости входит в воду, она мгновенно передает ей огромную часть своей кинетической энергии. Это порождает мощную ударную волну — скачок давления, который распространяется во все стороны от траектории пули. Поскольку вода несжимаема, это давление, согласно закону Паскаля, почти мгновенно передается всему объему жидкости и, следовательно, всей внутренней поверхности стакана. В отличие от локального удара в пустом стакане, здесь на стенки действует огромное, распределенное по всей площади давление изнутри. Стекло является хрупким материалом и не рассчитано на то, чтобы выдерживать такой мощный и резкий внутренний гидравлический удар. В результате стакан разрывается на множество мелких осколков.

Ответ: Ключевое различие заключается в несжимаемости воды. В пустом стакане удар пули локализован. В стакане с водой пуля создает мощную ударную волну. Эта волна, действуя через несжимаемую воду, передает огромное давление одновременно на всю внутреннюю поверхность стакана, что приводит к его разрушению (гидравлическому удару).