Номер 2, страница 142 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

2. Рассмотрите схему устройства шлюза (рис. 131). Объясните принцип его действия.

Рис. 131. Схема устройства шлюза

Решение:

Принцип действия шлюза, изображенного на схеме, основан на физическом законе сообщающихся сосудов. Шлюз — это гидротехническое сооружение, предназначенное для перемещения судов (например, кораблей, барж) между двумя участками водного пути с разными уровнями воды. Эти участки называются бьефами: верхний бьеф (с более высоким уровнем воды) и нижний бьеф (с более низким уровнем).

На схеме показан многокамерный шлюз, который позволяет судам преодолевать значительный перепад высот поэтапно, как по лестнице. Система состоит из нескольких последовательных шлюзовых камер. Каждая камера представляет собой герметичный отсек, ограниченный с двух сторон воротами.

Для изменения уровня воды в камерах используется система водопроводных галерей (подземных каналов) и клапанов. Вода перетекает из одной камеры в другую самотёком под действием силы тяжести, без необходимости использования насосов для основного процесса шлюзования (насос на схеме, вероятно, используется для вспомогательных нужд, например, для откачки дренажных вод или для компенсации потерь воды).

Процесс перемещения судна (шлюзование) происходит следующим образом:

Подъём судна (из нижнего бьефа в верхний):

1. Судно из нижнего бьефа входит в самую нижнюю шлюзовую камеру. Уровень воды в этой камере изначально равен уровню нижнего бьефа, поэтому входные ворота открыты.

2. После того как судно зашло в камеру, ворота за ним закрываются.

3. Открываются клапаны, соединяющие эту камеру со следующей, расположенной выше. Вода из верхней камеры начинает перетекать в нижнюю.

4. Уровень воды в камере с судном постепенно поднимается до тех пор, пока не сравняется с уровнем воды в следующей камере.

5. Когда уровни выравниваются, давление на ворота с обеих сторон становится одинаковым, и ворота, ведущие в следующую камеру, открываются.

6. Судно переходит в следующую камеру, и весь цикл повторяется. Так, шаг за шагом, судно "поднимается" по водной лестнице до уровня верхнего бьефа.

Спуск судна (из верхнего бьефа в нижний):

Процесс спуска происходит в обратном порядке.

1. Судно из верхнего бьефа заходит в самую верхнюю шлюзовую камеру, уровень воды в которой равен уровню верхнего бьефа.

2. Ворота за ним закрываются.

3. Открываются клапаны, ведущие в нижнюю по течению камеру, и вода из камеры с судном начинает вытекать.

4. Уровень воды в камере вместе с судном плавно опускается до уровня следующей камеры.

5. Когда уровни выравниваются, ворота открываются, и судно переходит в следующую камеру для дальнейшего спуска.

Этот процесс повторяется до тех пор, пока судно не достигнет уровня нижнего бьефа и не выйдет из последней камеры.

Ответ: Принцип действия шлюза основан на законе сообщающихся сосудов. Судно заходит в герметичную шлюзовую камеру, после чего уровень воды в ней изменяется до уровня следующего участка пути. Для подъёма судна камеру заполняют водой из расположенного выше бьефа или камеры. Для спуска — воду из камеры выпускают в расположенный ниже бьеф или камеру. Когда уровни воды выравниваются, ворота открываются, и судно может продолжать движение.