Исследование морские глубины физика

3. Приспособления для исследования морских глубин

В морях и океанах разнообразна флора и фауна: огромное количество растений, простейших, ракообразных, млекопитающих. На Мировой океан приходится \(95\) \(\%\) всех мест обитания живых организмов. Чем же различается окружающая среда для организмов, существующих в воде?

Для живущих на земле важно знать давление слоёв воздуха — атмосферное давление. Оно влияет на самочувствие, на изменение погоды и должно учитываться при выращивании растений, при постройке жилья. Для морских жителей к давлению воздушных масс добавляется давление толщи воды над той областью, в которой они обитают. Чем глубже эта область, тем больше давление толщи воды.

С увеличением глубины гидростатическое давление возрастает: \(p=\rho gh\), где:
\(p\) — гидростатическое давление,
\(\rho\) — плотность жидкости (зависит от её состава и температуры),
\(g\) — ускорение свободного падения,
\(h\) — высота столба жидкости (глубина).

Для бытовых расчётов можно принять, что на каждые \(10\) метров пресной воды давление увеличивается на \(1\) атмосферу, или \(0,1\) МПа.

Это свойство открыто и подтверждено опытным путём в \(1653\) году Блезом Паскалем. Ранее в «Принципах водного баланса» в \(1586\) году Симон Стевин, фламандский математик, механик и инженер, выдвинул концепцию давления в области гидростатики.

Все живые организмы в процессе эволюции приспосабливаются к гидростатическому давлению. Для этого существуют различные механизмы — от воздушного пузыря у рыб до хитиновых покровов у ракообразных и черепах. Давление внутри глубоководных организмов уравновешивается давлением снаружи.

На большую глубину (\(180\) м и больше) солнечный свет не попадает, поэтому там темно. Живые организмы, обитающие на таких глубинах, либо не пользуются зрением (т. е. слепые), либо имеют очень чувствительные глаза. Есть глубоководные животные, которые сами излучают свет.

Фридайвинг (от англ. free diving — «свободное ныряние») — подводное плавание с задержкой дыхания (без акваланга).

Фридайвинг развился в тех странах, где искатели жемчуга ныряли без приспособлений. Дыхательные органы были натренированы с детства. Глубокое погружение негативно воздействует на кровеносную систему из-за высокого гидростатического давления.

Во многих племенах воин должен был уметь незаметно и тихо подплывать к неприятелю или к животному на охоте.

• тростниковые стебли , которые должны были удерживаться над поверхностью воды для доступа воздуха; они усовершенствовались до скафандров с подачей воздуха с корабля;
• по принципу воздушного пузыря рыб воздух стали набирать в герметичные мешки , которые развились до баллонов со сжатым воздухом;
• водолазные колокола применялись как средство транспортировки с небольшим запасом воздуха, которые развились до батискафов и подводных лодок.

На большой глубине для дыхания используют тот же воздух, но он подаётся под давлением, равным давлению окружающей среды. В конце \(XX\) века для дыхания на больших глубинах стали применять искусственные дыхательные газовые смеси.

Как сжатый воздух или газовую смесь взять с собой под воду? Для этой цели используют акваланг — аппарат со сжатым воздухом. Этим изобретением мы обязаны Ж. Кусто и Э. Ганьяну, которые изобрели акваланг еще в \(1943\) году. Использование акваланга позволяет производить работы на глубине достаточно продолжительное время (более часа).

Французами изобретён предназначенный для дыхания человека под водой акваланг. С помощью него возможно находиться под водой как несколько минут (при погружении до \(40\) м), так и более часа (если погружаться на небольшую глубину).

Погружения с аквалангом на глубины более \(40\) м уже опасны для здоровья. Сжатый воздух из баллона поступает в организм человека под большим давлением и может привести к состоянию, называемому «азотным наркозом». Вследствие этого сознание человека теряет ясность и движения становятся нескоординированными.

Для проведения подводных работ на различных глубинах используется не только оборудование для дыхания, но и специальные костюмы — водолазные скафандры .

Скафандры производят из различных материалов. Если материал скафандра мягкий, например резина, то погружаться можно только на несколько десятков метров. Для погружения и работы на больших глубинах используют жёсткие скафандры. Но и в этом случае глубина ограничивается \(300\) метрами.

Если требуется погружение на большую глубину, то используют батисферы и батискафы . Батисфера не способна самостоятельно перемещаться в воде, поэтому ее спускают под воду на тросе. Первое погружение состоялось в \(1892\) году. Батисфера достигла глубины \(165\) м, а несколько позднее опустилась на глубину более \(1000\) метров.

В отличие от батисферы, батискаф не имеет троса и способен перемещаться автономно. О. Пиккар построил первый батискаф в \(1948\) году, а в \(1960\) году Ж. Пиккар и Д. Уолш погрузились на батискафе на дно Марианской впадины (\(11 022\) м) в Тихом океане.

Источник

Презентация по физике на тему «Исследование морских глубин» (7 класс)

В настоящий момент дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются 58.380 образовательным учреждениям . Чтобы узнать, какая скидка действует для всех сотрудников Вашего образовательного учреждения, войдите в свой личный кабинет «Инфоурок».

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в профессиональном образовании

К данной скидке мы можем добавить скидку Вашего образовательного учреждения (она зависит от того, сколько Ваших коллег прошло курсы «Инфоурок»)

В настоящий момент дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются 58.380 образовательным учреждениям . Чтобы узнать, какая скидка действует для всех сотрудников Вашего образовательного учреждения, войдите в свой личный кабинет «Инфоурок».

Курс повышения квалификации

Организация проектно-исследовательской деятельности в ходе изучения курсов физики в условиях реализации ФГОС

К данной скидке мы можем добавить скидку Вашего образовательного учреждения (она зависит от того, сколько Ваших коллег прошло курсы «Инфоурок»)

В настоящий момент дополнительные накопительные скидки (от 2% до 25%) предоставляются 58.380 образовательным учреждениям . Чтобы узнать, какая скидка действует для всех сотрудников Вашего образовательного учреждения, войдите в свой личный кабинет «Инфоурок».

Специальная и общая теория относительности

Описание презентации по отдельным слайдам:

2 слайд Из формулы гидростатического давления
p = ρgh. следует, что на одной и той же глубине давление жидкости одно и то же.
С увеличением глубины оно возрастает. Особенно больших значений оно достигает на дне морей и океанов. Например, на глубине 10 км давление воды составляет около 100 миллионов паскалей!

3 слайд
На больших глубинах обитают некоторые животные. Организм этих животных приспособлен к существованию в условиях большого давления, и точно такое же давление имеется внутри их.

4 слайд Человек начал осваивать подводный мир еще в глубокой древности. Опытные, хорошо тренированные ныряльщики (ловцы жемчуга, собиратели губок), задерживая дыхание на 1-2 мин, погружались без всяких приспособлений на глубину 20-30 (а иногда и более) метров.

5 слайд На больших глубинах разность между давлением воды, сжимающим грудную клетку, и давлением воздуха внутри ее возрастает настолько, что у человека уже не хватает сил увеличивать объем грудной клетки при вдохе и наполнять свежим воздухом легкие.
На глубине, превышающей 1,5 м, можно дышать только таким воздухом, который сжат до давления, равного давлению воды на данной глубине.

6 слайд В 1943 г. французами Ж. Кусто и Э. Ганьяном был изобретен акваланг — специальный аппарат со сжатым воздухом, предназначенный для дыхания человека под водой .

7 слайд Акваланг позволяет находиться под водой от нескольких минут (на глубине около 40 м) до часа и более (на небольших глубинах). Спуски с аквалангом на глубины более 40 м не рекомендуются, так как вдыхание воздуха, сжатого до большого давления, может привести к азотному наркозу.

8 слайд На больших глубинах человек может работать только в жестком («панцирном») скафандре. В последнем случае глубина погружения может доходить до 300 м.

12 слайд Батисферой называется глубоководный аппарат в форме шара (из стали или титанового сплава). Под воду он опускается с судна на тросе. Внутри шара помещаются 1—2 человека, запасы воздуха, научная аппаратура и телефон для связи с поверхностью. Максимальная глубина погружения, достигнутая с помощью батисферы в 1948 г., составляет 1360 м.

13 слайд Батискаф состоит из стального шара-гондолы, в котором размещается экипаж 2—; 3 человека, аппаратура, средства связи и жизнеобеспечения и поплавка-корпуса, заполненного более легкой, чем вода жидкостью (обычно бензином). Глубина погружения, регулируется сбросом балласта или выпуском части бензина.
Перемещается батискаф с помощью гребных винтов.

14 слайд Первый батискаф был построен и испытан швейцарским ученым О. Пиккаром в 1948 г. В январе 1960 г. сын ученого Ж. Пиккар вместе с Д. Уолшем достигли на батискафе дна Марианского желоба в Тихом океане (11 022 м.)

15 слайд Английская компания создала специальную лодку, способную двигаться где угодно: и по воде, и под водой, рассчитаную на троих пассажиров. Она весит менее 400 кг и развивают на поверхности удивительную для такого судна скорость – 43 узла,

16 слайд Миллионер Ричард Брэнсон представил миниатюрную подводную лодку для погружения на рекордные глубины. Субмарина, рассчитанная всего на одного человека, может погрузиться на глубину 10 километров и сутки работать в автономном режиме,
Путешественник намерен исследовать пять самых глубоких океанических впадин мира

17 слайд ВОПРОСЫ:
1. Каким образом человек может дышать, находясь под водой?
2. Что препятствует погружению людей без специальных приспособлений иа большие глубины?
3. Что такое акваланг? Почему в нем используется не обычный, а сжатый воздух?
4. Чем отличается батискаф от батисферы?

Источник