Номер 502, страница 68 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Архимедова сила. Плавание тел. Плавание судов. Воздухоплавание - номер 502, страница 68.

Условие.

502. При погружении батискафа «Триест» в Средиземном море его гондола опустилась на илистое дно. Почему батискаф с трудом, только после сброса всего балласта, смог оторваться от дна?

Решение.

Решение

Когда гондола батискафа «Триест» опустилась на илистое дно, она частично увязла в мягком грунте. Это создало значительные трудности для подъема из-за двух основных причин:

1. Разность давлений (эффект присоски). На большой глубине на верхнюю часть гондолы действует огромное гидростатическое давление воды ($P_{сверху} = \rho g h$). Однако под дно гондолы, которое плотно легло на вязкий ил, вода не могла свободно проникнуть. В результате давление воды снизу ($P_{снизу}$) было близко к нулю или значительно меньше давления сверху. Эта разность давлений создавала огромную прижимающую силу, направленную вниз и удерживающую батискаф на дне.

2. Адгезия (силы сцепления). Илистый грунт является вязкой средой. Между поверхностью гондолы и частицами ила возникли силы молекулярного сцепления (адгезии), которые "приклеили" аппарат ко дну. Эти силы также создавали дополнительное сопротивление отрыву.

Чтобы батискаф начал всплывать, его подъемная (архимедова) сила должна была превысить сумму его силы тяжести и удерживающих сил (силы от разности давлений и силы адгезии). Сброс балласта уменьшает вес аппарата и, следовательно, увеличивает результирующую подъемную силу. В описанной ситуации обычного уменьшения веса было недостаточно. Потребовалось сбросить весь балласт, чтобы максимально облегчить батискаф и создать подъемную силу, способную преодолеть мощный "присасывающий" эффект и силы сцепления с грунтом.

Ответ: Батискаф с трудом оторвался от дна, потому что из-за погружения в ил возник сильный "присасывающий" эффект, обусловленный разностью давлений воды на верхнюю и нижнюю части гондолы. Дополнительное сопротивление создавали силы сцепления вязкого ила с поверхностью аппарата. Чтобы преодолеть эти значительные удерживающие силы, потребовалось максимально увеличить результирующую подъемную силу путем сброса всего балласта.