Номер 71, страница 69, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 3. Давление. Закон Архимеда и плавание тел - номер 71, страница 69.

Условие.

71. Почему затонувший корабль труднее поднять с илистого дна, чем такой же корабль — с каменистого дна?

Решение.

Поднять затонувший корабль с илистого дна значительно труднее, чем с каменистого, из-за возникновения дополнительных удерживающих сил, которых нет на твердом дне. Разница заключается в характере взаимодействия корпуса судна с поверхностью дна.

Когда корабль лежит на каменистом дне, он просто соприкасается с твердой поверхностью. Для его подъема требуется приложить силу, превышающую его вес в воде (то есть разность силы тяжести и выталкивающей силы Архимеда). Силы сцепления с камнями в этом случае пренебрежимо малы.

Когда же корабль лежит на илистом дне, он, как правило, частично погружается в вязкий грунт. При попытке его поднять возникают две мощные дополнительные силы, препятствующие движению:

1. Силы сцепления (адгезии). Частицы ила, представляющие собой смесь мелких частиц грунта и воды, обладают свойством прилипать к поверхности корпуса. Возникает сила межмолекулярного притяжения между материалом обшивки и илом, которая удерживает корабль, действуя подобно клею.

2. Сила, обусловленная разностью давлений (эффект присоски). Это наиболее существенный фактор. В начальный момент подъема, когда корабль пытаются оторвать от дна, под его днищем образуется область пониженного давления, близкая к вакууму. Это происходит потому, что вязкий ил и вода не успевают мгновенно заполнить освобождающееся пространство. В то же время на всю верхнюю часть корпуса продолжает давить столб воды. Эта разница давлений создает огромную прижимающую силу, направленную вниз. Величину этой силы можно примерно оценить по формуле $F_{давл} = \Delta P \cdot S$, где $\Delta P$ – разность давлений, а $\text{S}$ – площадь соприкосновения корабля с илом.

Таким образом, для подъема корабля с илистого дна требуется приложить усилие, способное преодолеть не только его вес в воде, но и значительные силы адгезии и, главное, силу "присасывания".

Ответ: С илистого дна корабль поднять труднее, потому что помимо его веса в воде необходимо преодолевать силы молекулярного сцепления (прилипания) корпуса с илом и, что более важно, огромную "присасывающую" силу, возникающую из-за разности давлений воды над кораблем и разрежения под ним в момент отрыва.