ПАМАГИТИ В 1861 году экипаж французского судна «Алектон» пытался поймать кальмара длиной в 6—7 метров и выдержал с ним трехчасовой бой. Когда в животное всадили гарпун, его не удалось поднять на борт, так как оно весило 2—3 тонны. Об этом случае знал Жюль Верн, описавший в своей книге «20 тысяч лье под водой» нападение гигантских кальмаров на подводную лодку «Наутилус».
Задача. Возможно ли было поднять кальмара на тросе, изготовленном из стали с коэффициентом жесткости 10 кН/м? Максимальная сила, которую выдерживает трос на разрыв, равна 18 кН.
Природа давления твердого тела на опору и давления внутри жидкости разная.
Твердое тело, обладая кристаллической решеткой, сохраняет свою форму, при отсутствии внешних воздействий. Поэтому давление твердого тела на поверхность прямо пропорционально зависит от силы (тяжести) и обратно пропорционально от площади, на которую эта сила распределена.
Жидкость не обладает кристаллической решеткой и не имеет своей формы, за исключением состояния невесомости, когда силы поверхностного натяжения формируют из жидкости шар. Во всех остальных случаях в поле силы (тяжести) жидкость принимает форму предоставленного ей объема, как правило, состоящего из более твердого материала. Давление в жидкости, в отличие от твердого тела, распространяется одинаково во все стороны, и его величина зависит только от плотности жидкости, величины действующего на жидкость ускорения (в поле силы тяжести у поверхности Земли g = 9,81 м/с²), и высоты столба жидкости над точкой измерения.
Такое поведение жидкости объясняется хаотическим движением ее молекул, суммарное действие которых по всем направлениям на одной глубине будет одинаковым.
Рассмотрим известный опыт Паскаля, в котором он вставил трубку в закрытую и наполненную бочку. Длина трубки была около 4 метров и, залив в трубку всего одну кружку воды, Паскаль добился того, что бочка треснула, не выдержав избыточного давления внутри бочки всего в Δр = 0,4 атм. Явление получило название "гидростатического парадокса", когда давление, производимое столбом жидкости намного больше веса этой жидкости.
Для иллюстрации величины давления жидкости в опыте Паскаля примем диаметр бочки за 1 метр. Тогда с заполненной водой трубкой, высотой 4 метра, на дно и прилегающие ко дну бочки стенки будет действовать сила:
ΔF = Δp · πd²/4 ≈ 30 кН,
что соответствует весу твердого тела с массой, порядка 3000 кг.
Разумеется, такое давление обычная бочка не могла выдержать..))
Это явление послужило основой для изобретения гидравлического пресса, в котором с малой силы, приложенной к малому поршню, можно создать силу, намного превышающую исходную, на большом поршне, что активно используется в технике.
Сформулированный на основе опытов Паскаля основной закон гидростатики (закон Паскаля) выражает собой изотропность (независимость от направления) внутренних напряжений, возникающих в жидкостях и газах.
Другими словами, - молекулы в верхних слоях жидкости передают энергию своего хаотического движения нижним слоям.
Что же происходит с той же водой при ее замерзании? - Молекулы воды связываются друг с другом в кристаллическую решетку и образуют твердое тело. Молекулы не перестают двигаться совсем (лед обладает свойством текучести), но не сталкиваются друг с другом, а колеблются около положения равновесия и, в целом, кусок льда ведет себя так же, как любое твердое тело.
Систему отсчета можно считать инерциальной, если она движется равномерно прямолинейно относительно другой инерциальной системы отсчета. Будем рассматривать движение автомобиля относительно системы отсчета, связанной с Землей, которую можно считать инерциальной.
Разберем по пунктам:
1- Да, т.к. движение автомобиля относительно Земли равномерное и прямолинейное.
2- Нет, т.к. движение автомобиля относительно Земли равноускоренное.
3- Нет, т.к. автомобиль относительно Земли движется не прямолинейно.
4- Нет, т.к. движение автомобиля относительно Земли равноускоренное.
Вот и все, получаем, что ответ 1.