Номер 31, страница 214 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

Поясните принцип действия спасательного жилета.

Решение

Принцип действия спасательного жилета основан на законе Архимеда. На любое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), равная весу вытесненной им жидкости. Чтобы тело плавало на поверхности, эта сила должна быть равна или больше силы тяжести, действующей на тело.

Плотность человеческого тела в среднем немного больше плотности воды, поэтому без дополнительных средств человек тонет или вынужден прилагать усилия, чтобы держаться на плаву. Спасательный жилет решает эту проблему.

Жилет изготовлен из материалов с очень низкой плотностью (например, вспененный полиэтилен) или наполнен воздухом. Он имеет большой объем при незначительной массе. Когда человек надевает жилет, общий объем системы «человек + жилет» значительно увеличивается, а общая масса — незначительно. В результате средняя плотность этой системы становится меньше плотности воды.

Условие плавания тела можно выразить формулой: $F_A \ge F_g$, где $F_A$ — сила Архимеда, а $F_g$ — сила тяжести. Сила Архимеда определяется как $F_A = \rho_в \cdot g \cdot V_п$, где $\rho_в$ — плотность воды, $g$ — ускорение свободного падения, $V_п$ — объем погруженной части тела. Сила тяжести системы «человек + жилет» равна $F_g = (m_ч + m_ж) \cdot g$.

За счет большого объема жилета создается дополнительная выталкивающая сила, которая компенсирует вес человека и удерживает его на поверхности воды так, чтобы его голова и дыхательные пути находились над водой, даже если человек находится без сознания.

Ответ: Принцип действия спасательного жилета заключается в увеличении плавучести человека за счет создания дополнительного объема. Жилет имеет большой объем и малую массу, что уменьшает среднюю плотность системы «человек + жилет» до значения, меньшего плотности воды. В соответствии с законом Архимеда, это создает достаточную выталкивающую силу, чтобы удержать человека на поверхности воды.

Почему спасательные жилеты имеют яркие цвета?

Решение

Спасательные жилеты изготавливают из материалов ярких, как правило, флуоресцентных цветов (например, оранжевого, ярко-желтого, красного) по причине необходимости обеспечить максимальную заметность человека в воде.

Яркие цвета сильно контрастируют с цветом воды (синим, серым, зеленым) и неба. Это позволяет спасателям, находящимся на судне, в вертолете или на берегу, гораздо легче и с большего расстояния заметить человека, попавшего в беду. Особенно важна хорошая видимость в условиях плохой погоды (туман, дождь), при сильном волнении на море или в сумерках.

Чем быстрее спасатели обнаружат пострадавшего, тем выше шансы на его спасение. Для улучшения видимости в темное время суток на многие спасательные жилеты также нашивают световозвращающие полосы, которые ярко светятся в лучах прожектора.

Ответ: Спасательные жилеты имеют яркие цвета для максимальной видимости человека на воде. Это позволяет спасателям быстро обнаружить пострадавшего с большого расстояния и в различных погодных условиях, что значительно увеличивает шансы на успешное спасение.