Расчет давления жидкости на дно и стенки

19 August 2019

Источник - http://nstst.ru/fizika-746.html

На жидкость, как и на все тела на Земле, действует сила тяжести. Поэтому каждый слой жидкости, налитой в сосуд, своим весом создаёт давление на нижележащие слои, которое по закону Паскаля передаётся по всем направлениям.

Давление, оказываемое покоящейся жидкостью, называется гидростатическим. Вычислим гидростатическое давление жидкости на дно прямоугольного сосуда площадью S, если высота столба жидкости в этом сосуде равна h. Подробный расчёт приведён на третьем слайде проекта Физика.

Давление на дне морей и океанов

Глубина океанов достигает нескольких километров. Поэтому на дне океана существует огромное давление. Например, на глубине 10 км давление воды составляет около 100 миллионов Паскалей (100 000 000 Па).

Несмотря на огромное давление, и на таких глубинах живут рыбы и некоторые другие живые существа: различные иглокожие, ракообразные, моллюски, черви. Организм этих животных приспособлен к существованию в условиях большого давления. Они способны выдерживать давление в миллионы паскалей. И точно такое же давление существует внутри них.

На такие глубины не проникает солнечный свет (он полностью поглощается а глубине 180 м), там нет водорослей, низкая температура. Обитатели таких глубин либо слепые, либо имеют очень развитые глаза. Некоторые из глубоководных животных светятся собственным светом.

Человек начал осваивать подводный мир ещё в глубоко древности.

В Древней Греции ныряльщики доставали из-под воды губки и участвовали в военных операциях.

В Японии одной из древнейших профессий является профессия ловца жемчуга.

Сейчас решается множество практически важных задач – это разведка залежей полезных ископаемых, работы по подъёму судов, работы, связанные с прокладкой туннелей, поднятие затонувших кораблей и т.д.

Человек. Опытные, хорошо тренированные ныряльщики, задерживая дыхание на 1-2 минуты, могут погружаться под воду без всяких приспособлений на глубину 20-30 (а иногда и более) метров.

Для увеличения времени пребывания под водой можно использовать трубку, выступающую над водой. Но следует иметь в виду, что это возможно лишь тогда, когда глубина погружения не превышает 1,5 м.

На больших глубинах разность между давлением воды, сжимающим грудную клетку, и давлением воздуха внутри её возрастает настолько, что у человека уже не хватает сил увеличивать объём грудной клетки при вдохе и наполнять свежим воздухом лёгкие.

Человек с аквалангом. На глубине, превышающей 1,5 м, можно дышать только таким воздухом, который сжат до давления, равного давлению воды на данной глубине.

В 1943 г. Французами Ж. Кусто и Э. Ганьяном был изобретён акваланг – специальный аппарат со сжатым воздухом, предназначенный для дыхания человека под водой.

В зависимости от глубины плавания акваланг позволяет находиться под водой от нескольких минут (на глубине около 40 м) до часа и более.

Спуски с аквалангом на глубины более 40 м не рекомендуются из-за наркотического действия сжатого азота во вдыхаемом воздухе.

Человек в скафандре. Для работ на большой глубине используют специальные водолазные скафандры.

Если скафандр мягкий (резиновый), то глубина погружения обычно не превосходит несколько десятков метров. На больших глубинах человек может работать только в жёстком («панцирном») скафандре.

На верхнюю часть водолазного костюма привинчивают металлический шлем с окошками из толстого стекла. На ногах у водолазов тяжёлые свинцовые ботинки, позволяющие им погружаться под воду и устойчиво стоять на дне.

В скафандр по шлангу непрерывно с берега или с корабля подают воздух. В этом случае глубина погружения может доходить до 300 м.


Подводная лодка – корабль, приспособленный для плавания и выполнения задач в подводном или надводном положении.

Подводная лодка имеет металлический каплеобразный или сигарообразный корпус, способный выдержать давление воды глубинах погружения. Для погружения её заполняют водой. Для движения подводной лодки над водой применяются атомные или дизельные силовые установки; под водой – атомные установки, электрические аккумуляторы тока.

Батисфера – глубоководный аппарат в форме шара для океанографических и других исследований.

Батисферу опускают на тросе с судна.

Она вмещает в себя экипаж, научно-исследовательскую аппаратуру, систему регенерации воздуха, телефон.

В стенке батисферы устанавливают иллюминаторы – отверстия, герметически закрытые прочными стёклами.

Прожектор освещает водное пространство, куда уже не может проникнуть солнечный свет и учёные могут вести наблюдение за миром растений и животных.

На батисфере можно опускаться на глубины около 1 км.

Батискаф не связан тросом с кораблём и представляет собой самоходный аппарат для подводных океанографических и других исследований.

Батискаф имеет двигатель и может удаляться от места погружения. Плавучесть батискафа регулируется сбрасыванием балласта.

Первый батискаф построен швейцарским физиком О. Пикаром в 1948 г. А в 1960 г. Сын учёного Ж. Пикар с Д. Уолшем достигли на батискафе дна Марианского жёлоба в Тихом океане.

Его максимальная глубина составляет 11 022 м. исследователями были обнаружены живые существа даже на такой большой глубине.