Изучая на уроках физики тему «Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда», учитель нас попросила придумать и нарисовать внешний вид приборов, которые помогают человеку исследовать морские глубины и изучать разновидности животных и растений, живущих на дне морей и океанов, используя знания физики по этой теме. Выполняя домашнее задание, у меня возникло множество вопросов и захотелось больше узнать о том, как развивалась техника необходимая для изучения подводного мира.
Цель работы – изучить историю возникновения и развития техники, помогающей изучать подводный мир.
Задачи:
Собрать сведения об аппаратах, изучающих подводный мир на разных глубинах. Познакомиться с внешним видом этих аппаратов по картинкам и фотографиям. Рассказать своим одноклассникам о технике, помогающей изучать подводный мир.
Более 70 процентов планеты покрыто водой. Три четверти океанов имеют глубину более 800 метров. Здесь начинается царство бесконечных морских глубин за пределами нашей досягаемости. Этот неведомый мир составляет 90 процентов обитаемого пространства планеты. Нам известно больше о поверхности Луны, чем о морском дне.
Уже много сотен лет тому назад родилось стремление человека постигнуть тайны морских недр. Еще в IV веке до н. э. Аристотель сконструировал водолазное снаряжение, а его ученик Александр Македонский производил опыты погружения в Средиземное море. Однако все эти попытки были всего лишь случайными экскурсами любителей в интересующую их область, которые никакого научного значения не имели. Но даже после того, как человек вышел в океан и начал изучать его верхние слои, подводная стихия продолжала оставаться для него неведомой и таинственной. Еще в прошлом столетии люди, точно так же как и в глубокой древности, полагали, что море — это огромная чаша с илистым дном, в которой на глубине тысячи метров исчезает всякая жизнь.
Из формулы гидростатического давления p = сgh 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. 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.
Вода в пищевой промышленности
... Соленая вода океанов и морей - 1.370.000.000 км 3 II. Солоноватые подземные воды - 60.000.000 км 3 III. Весь запас пресной воды на Земле - 30.500.000 км 3 IV. Пресная вода в реках, ... действуют, пока не растворены» – в значительной степени справедливо. Человек и животные могут в своем организме синтезировать первичную ("ювенильную") воду, образовывать ее при сгорании пищевых продуктов и самих тканей. ...
Лишь с помощью новейшей техники можно постичь тайны морских глубин.
Техника, помогающая изучать подводный мир.
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. Так же известны случаи, когда воины под водой выстраивали целые искусственные рифы для вражеского судна или же совершали другие мелкие шалости, например, обрезали якоря. Для дыхания они приспосабливали трубки и мешки с воздухом. Но такие устройства были неудобны — мешки постоянно всплывали на поверхность, да и воздуха в них вмещалось маловато. Потом, уже в наше время, частыми гостями морских глубин стали моряки-водолазы, затем к ним присоединились морские охотники, спортсмены, геологи, , океанографы.
С развитием науки и техники менялись, совершенствовались способы спуска человека под воду. История исследования морского дна — это в значительной степени история развития техники спуска на глубины.
Водолазный колокол — одно из самых древних приспособлений для спуска человека под воду. В прошлом это деревянный ящик без дна. При опускании такого ящика в воду в нем остается воздушный пузырь, в котором может находиться и дышать водолаз. Внутреннее воздушное пространство колокола позволяет водолазу некоторое время дышать и совершать активные действия – выходить или выплывать наружу для осмотра и ремонта подводной части судов, либо для поиска затонувших сокровищ. Выполнив работу, водолаз возвращается в колокол и устройство при помощи крана или лебедки поднимают на поверхность .
С помощью водолазного колокола в районе Балтийского моря следует упомянуть спасение в 1663 г свыше 50 орудий с затонувшего у Стокгольма шведского военного корабля “Ваза”. Работа в холодном Балтийском море с тогдашними примитивными средствами считалась большим достижением. В дальнейшем водолазные колокола различных конструкций нашли широкое применение при спасательных работах и строительстве подводных сооружений. Их используют и в настоящее время. Водолазные колокола положили начало всем видам водолазной аппаратуры, работающей на сжатом воздухе. От водолазного колокола развитие пошло по двум направлениям. Плотное закрытие водолазного колокола снизу и снабжение воздухом при нормальном атмосферном давлении привели к появлению батисферы. С другой стороны, путем увеличения подачи воздуха, чем достигается выравнивание давления с окружающим давлением воды, удалось перейти к водолазным аппаратам, обладающим большой маневренностью под водой. В 1717 г английский астроном Хэлли предложил дополнительное снабжение водолазного колокола воздухом из погружаемых на глубину воздушных резервуаров. Затем родилась идея — уменьшить водолазный колокол до небольшого шлема, к которому сверху подается воздух. Одним из первых такое устройство предложил в 1718 г русский изобретатель-самоучка Ефим Никонов. Его шлем представлял собой прочный деревянный, обтянутый кожей, бочонок со смотровым окном. Воздух в него подавался по кожаной трубе. Во второй половине 18 века для водолазного дела стали применять воздушный насос, это помогло усовершенствовать устройства для погружения в воду.
Обучение детей старшего дошкольного возраста элементарным представлениям ...
... в детском саду. [2] Воспитатель помогает дошкольникам понять это новое положение. Он поддерживает в детях ощущение «взрослости» и на ... в разрешении проблемных ситуаций, в проведении элементарных опытов (с водой, снегом, воздухом, магнитами, увеличительными стеклами и пр.), в развивающих играх, головоломках, в ... практическим значением проблемы ознакомления детей с физическими свойствами воды и воздуха, ...
Жесткий скафандр. В 1797 г на Одере под Врацлавом была испытана построенная Клингертом “водолазная машина”, а в 1819 г англичанин А. Зибе построил водолазный аппарат, состоящий из металлического шлема и прикрепленной к нему кожаной куртки с рукавами. В 1837 г Зибе окончательно отработал водолазный костюм, снабдив его привинчивающимся шлемом с дыхательным клапаном, который приводился в действие самим водолазом. Теперь костюм был цельным, а свинцовые башмаки и обеспечивали достаточную устойчивость на дне. Зибе назвал этот водолазный костюм скафандром, таким образом, был создан прототип современного тяжелого водолазного снаряжения. Однако при всех достоинствах современного водолазного костюма ему присущи и серьезные недостатки: большой вес снаряжения и малая подвижность водолазов под водой, ненадежность шлангов подачи воздуха, большое сопротивление, оказываемое морскими течениями. Страшный враг водолазов — кессонная болезнь. Известно, что с увеличением глубины погружения увеличивается и количество воздуха, выдыхаемого водолазом за один вдох. Одновременно с этим увеличивается и растворимость воздуха в крови, при этом кислород быстро расходуется в организме, а азот быстро в нем накапливается в значительно больших количествах, чем может содержаться в крови и тканях — происходит перенасыщение организма азотом. Будучи под давлением воды азот никак не обнаруживает своего присутствия, но стоит водолазу быстро подняться на поверхность, как из крови начинает быстро выделяться растворенный в ней азот, образующий пузырьки воздуха, которые закупоривают кровеносные сосуды, что, может привести к разрыву мелких кровеносных сосудов, параличу конечностей или отдельных частей тела.
Акваланг. В настоящее время на глубинах до 90м используется водолазный костюм, выполненный из прорезиненной ткани. Он даёт возможность водолазу быть под водой подвижным, способным к любой работе. Так же используется акваланг, который представляет собой баллон со сжатым воздухом. Современный акваланг был изобретён в 1943 году известным французским исследователем Жак-Ивом Кусто в сотрудничестве с талантливым инженером Эмилем Ганьян. Акваланг произвёл революцию в изучении и освоении Мирового океана — человек почувствовал себя в чужой стихии совершенно свободным. За первым изобретением сразу последовали другие.
Морская добыча нефти
... 40-x - начале 50-x годов широкое применение на Kаспие получил эстакадный способ добычи нефти. Подобные морские нефтепромыслы при глубине моря 15-20 метров были сооружены также в Мексиканском ... дна морей и океанов и свыше 140 осуществляют их поиски на шельфах. География месторождений Работами на нефть и газ охвачены огромные акватории Мирового океана. В осадочной толще дна ...
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. У человека нарушается координация движений, мутится сознание.
Для исследования моря на больших глубинах используют батисферы и батискафы.
Батисфера — плавательное средство с экипажем на борту для разведки морских глубин. Батисфера была изобретена в США Отисом Бартоном и Уильямом Биби; у нее стальные стенки и окна-иллюминаторы из толстого закаленного стекла, через которые можно наблюдать подводную обстановку. Под воду она 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. Батисферу применяли в основном в 30-е годы XX в. Ее спускали с подводного судна на стальном тросе до глубин свыше 900 м.
Батискаф — Батискаф был изобретен Огюстом Пикаром из Швейцарии и впервые применен в 1948 г. Он представляет собой батисферу, подвешенную под резервуаром-поплавком. Все это устройство может погружаться или оставаться на плаву, его движением можно управлять. Для горизонтального перемещения служат винты-пропеллеры. Несмотря на то, что прочность кабины рассчитана на давление морской глубины в 20 км, первые пробы спуска батискафа производились без экипажа. Глубина его опускания была 1380 м. Второй, более усовершенствованный, батискаф «Триест» совершил погружение уже на глубину 3150 м. А в 1954 г. погружение составило 4050 м. В январе 1960 г. Пикар вместе с Доном Уошем из ВМФ США опустились на батискафе «Триест» до глубины 10916 м (что примерно равняется высоте полета реактивных пассажирских самолетов) в Тихом океане (Марианская впадина близ о. Гуам).
Этот рекорд пока никем не превзойден.
Подводная лодка. На океанической поверхности балластные цистерны подводной лодки полны воздуха. При погружении открываются клапаны цистерн, выпуская содержащийся там воздух, а потом вода заполняет их через отверстие в днище лодки. Для того чтобы оказаться на поверхности, в верхнюю часть цистерн впрыскивают сжатый воздух под огромным давлением вытесняя воду. Как правило, на подводных лодках используют дизельные двигатели у поверхности воды и при погружении на большие глубины. Атомные подводные лодки могут обходиться без дозаправки топливом месяцами. Пресная вода и кислород для экипажа добываются из моря. Самая первая на земле атомная подводная лодка под названием «Наутилус» была сделана в США в 1954 году, которая совершила путешествие через весь Северный полюс под кромкой льда. Аппаратура для исследования морских глубин в виде атомных подводных лодок остается популярна и по сей день.
История подводного кораблестроения
... там не привели к боевым удачам. Братья Coëssin (1810 г.), морские офицеры, построили Подводную лодку для 9 чел., приводившуюся в движение веслами. Наполеон I приказал комиссии ... собою); наверху был небольшой купол со стеклами, через который входили в подводную лодку; манометр указывал глубину погружения. Ли (Ezra Lee) решился пуститься в атаку на английский флагманский ...
Современные подводные лодки способны выдержать давление воды на больших глубинах погружения. Внутри прочный корпус разделен на отсеки переборками, что повышает живучесть корабля в случае течи. Глубина погружения — одна из главных характеристик подводного корабля. До первой мировой войны считалась достаточной 50-метровая глубина, так как позволяла подводной лодке укрыться и не быть обнаруженной противником. Позже, с увеличением глубины возрастала свобода движения, лодка становилась мобильнее. На сегодняшний день возможная глубина погружения лодок может составлять в среднем 700 м.
Исследовательские суда. Базой всех проектов по изучению морских глубин являются исследовательские суда. Одним из них является «FS Poseidon». На его борту ученые всего мира недавно начали проверку автономного подводного аппарата SEAL 5000. В отличие от дистанционных аппаратов он абсолютно независим, не соединен кабелем и может создавать очень точные карты морского дна.
Исследовательское судно «FS Poseidon»
Автономного подводного аппарата SEAL 5000
Непосредственную помощь в исследовании морских глубин оказывают немногочисленные морские суда. Но это не просто корабли, а плавучие обсерватории. В мире имеется всего несколько сотен больших исследовательских судов и за их экспедициями можно наблюдать через Интернет. Самое современное исследовательское судно в мире «Maria S. Merian». Спущено на воду в 2007 году. На борту судна может работать 20 ученых. В их распоряжении лаборатория, оборудованная для самых разных исследовательских миссий. Это судно может идти 48 часов, не загрязняя воды.
Заключение.
Жюль Верн в своем увлекательном романе «20 000 миль под водой» на много десятилетий опередил своих современников. Миллионам людей всего мира гениальный фантаст открыл океан с его неисчислимыми богатствами. Под его пером возникла живая картина «седьмого континента», который способен дать людям все необходимое для жизни. Глубины океана и в самом деле прячут бесценные сокровища, и Жюль Верн не сомневался, что придёт день, когда человек сумеет овладеть ими. В этом предвидении утопист Жюль Верн показал себя реалистом.
Без техники мы слепы в глубинах. Каждый новый вопрос требует новое оборудование. Исследования часто терпят неудачу из-за прерывания связи. Однако изобретательность не знает границ. Ученые, инженеры, механики и моряки входят в международные команды пытающиеся извлечь тайны из морских глубин. Бесчисленное множество специальных устройств и аппаратов опускается на морское дно в поисках ответов.
Интернет источники
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/na-temu-korablestroenie-po-fizike/
Строительство морских трубопроводов
... судна. Перед укладкой на трубопровод наносят защитное покрытие и осуществляют его пригрузку против всплытия. Мировой опыт строительства морских ... настоящее время ведется активное строительство подводных трубопроводов, и читатели ... производится автоматически на заданной глубине. Судно «Сулейман Везиров» водоизмещением ... специальными транспортными судами. Длина трубоукладочного судна позволяет соединять ...
URL:www. biblio fond. ru URL:/news/issledovanie URL:biofile. ru URL:mortrans. info URL:ip-works. URL:yaklass. ru URL:tehnar.
