Номер 6, страница 58 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 14. Плавание судов. Воздухоплавание. Задание 14 - номер 6, страница 58.

Условие.

6. Почему, плавая на спине, легче держаться на воде?

Решение.

Держаться на воде, плавая на спине, легче по нескольким причинам, связанным с физическими законами плавания (закон Архимеда) и анатомией человеческого тела. Основной принцип плавучести заключается в том, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), равная весу вытесненной жидкости. Тело плавает, если эта выталкивающая сила, $F_А$, уравновешивает или превышает силу тяжести, $F_Т$, действующую на тело ($F_А \geq F_Т$). Средняя плотность человеческого тела очень близка к плотности воды, поэтому человек может держаться на воде.

1. Свободное дыхание. Это самая главная причина. Когда человек лежит на спине, его лицо, а значит, рот и нос, естественным образом находятся над водой. Это позволяет дышать спокойно и ровно, не затрачивая дополнительных усилий на то, чтобы держать голову над водой. При попытке держаться на воде в вертикальном положении или на животе, приходится постоянно прилагать мышечные усилия, чтобы не захлебнуться, что приводит к быстрой усталости.

2. Устойчивое положение. У человека центр тяжести (точка приложения силы тяжести) находится примерно в области таза, так как ноги и кости таза довольно плотные и тяжелые. Центр плавучести (точка приложения выталкивающей силы) смещен выше, в сторону грудной клетки, из-за наличия в ней легких, наполненных воздухом. Легкие работают как поплавок. Когда вы лежите на спине, эти две силы (сила тяжести, тянущая вниз, и выталкивающая сила, толкающая вверх) создают устойчивое равновесие. Грудная клетка поддерживается на плаву, а ноги немного опускаются, но тело в целом принимает стабильное, близкое к горизонтальному, положение.

3. Максимальная выталкивающая сила. В положении на спине проще расслабить тело и раскинуть руки и ноги. Это увеличивает объем погруженной части тела и, следовательно, объем вытесняемой жидкости. Согласно закону Архимеда, это увеличивает выталкивающую силу. Расслабленное состояние мышц также способствует лучшей плавучести.

Таким образом, положение на спине является наиболее энергоэффективным и стабильным для удержания тела на поверхности воды, в первую очередь из-за того, что оно обеспечивает свободный доступ к воздуху без дополнительных усилий.

Ответ: Плавая на спине, легче держаться на воде, потому что в этом положении лицо находится над поверхностью, что позволяет свободно дышать без усилий. Кроме того, расположение центра тяжести и центра плавучести (связанного с наполненными воздухом легкими) обеспечивает телу устойчивое горизонтальное положение с минимальными затратами энергии.