Почему под водой все уменьшается

Почему под водой предметы легче?

Дети часто задают вопросы. Вопросы обо всём на свете. Почем небо голубое, почем капли дождя летят вниз, почему туман, почему облака?

И вот ещё один вопрос: почему под водой предметы легче?

Надо отвечать! Это физика, и возможно, дальнейший интерес ребенка к точным наукам зависит от того, насколько интересным будет ваш ответ.

Итак, на любое тело действует несколько сил. И на тело погруженное в воду в тоже действует сразу несколько сил. И эти силы противодействуют друг другу. Первая сила – сила тяжести. И противоположная сила – выталкивающая сила. Эта сила называется архимедовой силой.

В воздухе архимедова сила тоже выталкивает предмет и противостоит силе тяжести, но плотность воздуха намного меньше, чем плотность воды, и выталкивающая сила тоже намного меньше.

Закон Архимеда. Помните такой?

По этому самому закону получается, что чем больше размер (объем) предмета, и чем больше плотность жидкости, тем с большой силой он будет выталкиваться из этой жидкости, то есть тем легче он будет.

И главный вопрос. Какая польза нам в жизни от знания этого закона?

Когда люди не умеют плавать, оказавшись в воде они часто совершают одну ошибку: они вытягивают руки вверх. То есть руки и голова находятся на воздухе, то есть они весят больше, чем могли бы весить, находись они в воде. Самое правильное – это расслабиться и лечь на воде. И тогда вода сама будет выталкивать человеческое тело. Но это всё теория, а пробовать такое можно только в присутствии взрослых.

В блоге «Шишкин лес» мы рассказываем о воде всё самое интересное. А заказывать воду вы может здесь на сайте.

Источник

Почему под водой предметы кажутся больше? Клуб почемучек

В сегодняшнем выпуске я буду отвечать на вопрос мамы Риты и ее дочки Ани: «Почему абрикосы в банке кажутся большими?«

Во время закатки абрикос на зиму, Рита с Аней заметили, что в банке размеры фруктов значительно увеличились. Думаю, многие дети во время купания в ванной или на море тоже замечали, что размеры под водой кажутся больше, чем на самом деле. Кроме того, те, кто хоть раз пытался что-нибудь достать из-под воды замечал, что расстояния в воде обманчивы. Почему так происходит, я и расскажу в сегодняшнем занятии.

Давайте проведем опыт и проверим, действительно ли предметы увеличиваются? Абрикосового компота дома у нас не нашлось, поэтому мы взяли вместо них небольшие мячики.

Материалы для опыта

Измеряем линейкой видимую ширину мячика (чтобы плоской линейкой измерить выпуклый шарик, надо во время измерения зажмурить один глаз)

Если малыш еще не умеет измерять по линейке, можно для наглядности взять бумажную полоску и отмечать ширину маркером)

Кладем мячик в пустую банку и сравниваем его ширину с отметкой на бумажке. Его размер остался практически тем же, что и был. Значит, сама банка тут не важна.

Доливаем в банку воду и снова проверяем ширину. Видимый размер мячика значительно увеличился! Он «вырос» где-то на четвертинку. И все благодаря тому, что мы смотрим на него через воду.

Да и без измерений видно, что шарики в банке стали выглядеть гораздо больше

Виновато во всем преломление света. Хотя выпуклый бок банки тоже вносит свой вклад. Он дополнительно увеличивает и к тому же искривляет изображения предметов, расположенных внутри банки. Но как мы узнали, это вклад не так значителен, как то, что дает преломление света в воде.
Что же такое это самое «преломление»?

Преломление света — это изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред. А если сказать проще, то происходит следующее. Лучи солнечного света, падая на банку и абрикосы в ней, отражаются, и часть этих отраженных лучей попадает нам в глаз. Под воздействием света сетчатка глаза (специальный светочувствительный слой) посылает сигналы в мозг, и там формируется изображение банки с абрикосами. А мы говорим «глаз видит». Лучи света обычно попадают к нам в глаз по воздуху. Без всяких отклонений. Поэтому мы видим предметы такими, какие они есть. Но если лучик проходит через разные среды (т.е. разные вещества: например, воздух и воду, воду и стекло и т.д.), то он отклоняется от своего пути. И попадает на сетчатку глаза не там, где должен быть, а чуть-чуть в стороне. Вот и получается, что мы видим предмет чуть-чуть больше (или меньше, это уже от сред зависит), чем он есть на самом деле.

Давайте познакомимся поближе с преломлением света в разных средах и проведем несколько простых и эффектных опытов. демонстрирующих его свойства.

Опыт 1. Палочка сломалась?

Самое простое — это опустить в стакан с водой палочку или ложку и посмотреть, что с ней случилось. Она сломалась? Нет, это и есть «преломление». Лучи света от той части соломинки, которая находится над водой формируют изображение соломинки в глазу немного дальше, чем те, которые идут от подводной части. Вот и получается, что эти две части перестали совпадать.

Демонстрация преломления света

Опыт 2. Как сделать видимым дно чашки?

Второй опыт даже не опыт, а фокус. Попросите малыша приклеить кусочек пластилина ко дну чашки (1). Пусть он сядет так, чтобы дно чашки и приклеенный кусочек ему не были видны (2). И объявите ему, что вы сможете с помощью волшебной воды сделать так, что он увидит кусочек пластилина не сходя с места. Раз-два-три, наливаем воды. Кусочек пластилина и вправду стал виден! Спросите малыша, понял ли он, как это произошло? Все дело опять в преломлении света на границе воздух-вода. Сначала лучи света от пластилина в глаз не попадали, им мешал бортик чашки. А когда мы налили воду, они стали отклонятся и проходить выше бортика чашки. Поэтому и пластилин стал виден.

Как сделать видимым дно чашки при помощи преломления

Опыт 3. Преломление в разных средах

Преломление может происходить не только на границе вода-воздух, но и масло-воздух. например. Давайте посмотрим, одинаково ли это происходит? Нальем в один стаканчик воду, в другую растительное масло и положим в стаканчики одинаковые палочки.

В разных жидкостях преломление разное

Если присмотреться, то мы увидим, что в масле палочка «искривилась» сильнее, чем в воде. Значит, на границе масло-воздух свет преломляется сильнее, чем на границе вода-воздух. Физики в таких случаях говорят, что у масла коэффициент преломления выше, чем у воды. Посмотрим в специальных таблицах, то увидим, что так оно и есть. У воды коэффициент преломления — 1,334, а у подсолнечного масла — 1,47. У воздуха коэффициент преломления практически равен единице (а точнее, 1,000292), у стекла 1,5 — 1,6.

Мы видим прозрачные предметы только благодаря тому, что коэффициенты преломления воздуха и материала из которого они состоят (стекло, пластик, вода) различаются. Если бы мы сделали прозрачный материал, коэффициент преломления которого такой же как у воздуха, то он стал бы полностью невидимым!
В одном детективном романе преступник так спрятал бриллиант, что его не могли найти полицейские сыщики. И только частный детектив догадался, что бриллиант лежит в аквариуме, где он совершенно не виден. Это могло произойти, если бриллиант был такой чистоты, что его коэффициент преломления совпал с коэффициентом преломления воды. Если у вас дома есть бриллианты, то можете попробовать сами провести такой опыт 🙂 У нас нашелся только пластмассовый прозрачный кристалл, но при опускании его в воду он был прекрасно виден.
Но если взять более подходящие среды, то может получиться очень интересный опыт.

Опыт 4. Фокус с исчезающим стаканом.

Нам понадобится:
Прозрачные стаканы — большой и маленький (маленький должен помещаться в большом)
Подсолнечное масло.

Демонстрация:
1. Берем маленький стакан, наполняем маслом и ставим его в большой. Стакан прекрасно видно, не правда ли?
2. А теперь под слова заклинания начинаем доливать масло, пока оно не заполнит и большой стакан и не накроет маленький
3. Мы видим, что маленький стакан полностью исчез, растворился в большом стакане с маслом. Как такое может быть?!

Фокус с исчезновением стакана

Объяснение опыта:
Конечно, никуда маленький стакан не исчез. Просто он стал невидимым в масле. Спросите малыша, почему? Правильно, потому что коэффициент преломления стекла и подсолнечного масла почти одинаковые.

Надеюсь, Рите с Аней понравятся эти опыты и фокусы 🙂
А на следующей неделе я буду отвечать на вопрос » Что быстрее, машина или поезд? «. Не пропустите очередной выпуск «Клуба почемучек»!

Источник

Что случится с вашим телом на дне Марианской впадины?

Марианская впадина при длине в две с половиной тысячи километров имеет доказанную глубину не менее 11 км. Что происходит под такой толщей воды? Какие процессы там происходят?

Можно понять это, если мысленно представить, как в Марианский желоб погружается тело человека.

Первые десять – все под контролем!

Погружение до десяти метров, практикуемое любителями, обычно не вызывает дискомфорта. На глубине в 6 метров тело достигает так называемой нейтральной плавучести : давление сверху и снизу уравновешивают друг друга, без движения и с запасом воздуха в легких человек не тонет и не всплывает. Дальше фридайвинг возможен только при помощи грузов, специального оборудования или техник движения.

Тяжелое дыхание и пьяные дайверы

После 10 метров начинаются проблемы. Давление сверху удваивается. Тело начинает тонуть как камень.

Каждые следующие десять метров давление возрастает еще на одну атмосферу.

Податливое человеческое тело сжимается. Имеющиеся в нем полости воздуха под давлением начинают причинять дискомфорт: болят уши, сдавливает грудь. Сжавшиеся легкие неподготовленному человеку уже трудно наполнить воздухом при вдохе даже при наличии акваланга. Рефлексы сбиты с толку: мозг требует вздохнуть, сжатые легкие затрудняются это сделать. Но пока ничего слишком критичного не происходит. Обычный человек без оборудования прекращает погружение, потому что у него кончается воздух. Аквалангисты специально учатся дышать под толщей воды.

Дайвер, решивший нырнуть на глубину больше 20 метров, оказывается под тройным давлением по сравнению с поверхностью. Дискомфорт в теле уже существенный. Но основной проблемой на этих глубинах становится неадекватное поведение человека.

В обычных условиях люди дышат воздухом, в котором большую долю имеет азот, а не кислород. Под давлением в 2-3 атмосферы под водой азот в организме человека переходит в такую форму, которая действует подобно тяжелым наркотикам.

Также как и они, азот на глубине приводит к разным отклонениям в поведении человека. Кто-то впадает в эйфорию, перестает контролировать происходящее. Другие — испытывают ужас, панику, видят галюцинации. Третьи — впадают в ступор, заторможенность вплоть до обморока.

Общим для всех становится сужение поля зрения, не чувствительность к боли, потеря ориентации. С учетом того, что на глубине 20-30 метров уже совершенно темно и холодно, то снижение самоконтроля и зрения чревато опасностью. Неподготовленные люди часто срывают с себя маску и гибнут.

При небольших погружениях проблему решают, увеличивая долю кислорода в баллоне. Но на глубине за 60 метров О2 тоже становится токсичным для человека.

Чемпионский уровень

Фридайверам, ныряющим без баллонов с воздухом, азотный и кислородный наркозы не грозят. Но они ограничены возможностью задержать дыхание. На данный момент рекорд задержки дыхания составляет 11 минут, а максимум глубины погружения без акваланга — 214 метров. Причем чемпион Герберт Нич при попытке повторить экстремальное погружение еще раз подорвал свое здоровье.

Аквалангисты с баллонами на такой глубине пользуются специальной смесью газов, чтобы уменьшить риск азотного и кислородного наркоза.

На таких глубинах основная проблема — кессонная болезнь . Пузырьки газов из-за давления не могут выйти из тела человека, они начинают проникать в ткани. Если слишком быстро вернуться на поверхность в условия обычного давления, то пузырьки начинают взрываться в крови и органах. Кровь как бы вскипает, делаясь неравномерно вязкой. Результаты — от тромбов до внутренних кровотечений и болезней суставов.

Треснувшие иллюминаторы и взрывающиеся подлодки

Глубже человек может погружаться уже только внутри специальных аппаратов. Без них его расплющит толщей воды в кровавую лепешку.

До километра можно спуститься в подводной лодке. Рекорд — отечественный « Комсомолец » с расчетными 1250 м.

Глубже километра давление в 100 атмосфер так давит на подлодки, что они просто лопаются как мыльные пузыри.

Следующий уровень принадлежит батискафам.

« Челенджер », спустившийся в Мариинскую впадину, чтобы противостоять гигантскому давлению, имел толщину корпуса в 13 см при общем диаметре в метр и поплавок, заполненный специальной пеной вместо воздуха.

У предшественника «Челенджера», батискафа «Триест» на глубине в 8 км начал трескаться единственный иллюминатор, что заставило сократить пребывание на глубине.

Что подлодке смерть, то слизню хорошо

Риски, существующие на глубине из-за огромного давления, привели к тому, что ученые не практикуют в настоящий момент экстремальные погружения. Их заменили на исследования дна впадины при помощи беспилотных аппаратов типа «Нерей», способных выдержать давление в тысячу атмосфер. Да, эти машины тоже подвержены риску разрушения на глубине, но, по крайней мере, это будут лишь финансовые потери.

На удивление ученых, считавших глубины безжизненными, там обитает достаточно много живых существ, приспособившихся к давлению. Например, марианский слизень прекрасно себя чувствует на глубине в 7,5 –8 км!

Источник