В биографиях великих людей часто пишут примерно так: устав от напряжённой работы, учёный (писатель, художник) решил сделать перерыв и отправился на речку.
Чужой пример может не быть заразительным, но отрицать очевидное трудно. В жаркую погоду особенно хочется плавать, прыгать в воду с вышки и пускать блинчики. Чтобы совместить приятное с полезным, мы попросили наших методистов по физике ответить на несколько вопросов, связанных с отдыхом на воде.
Можно ли удариться о воду, если прыгнуть с большой высоты?
Физики знают, что сила отталкивания от воды тем больше, чем быстрее летит предмет перед погружением и чем больше площадь его соприкосновения с жидкостью.
Говоря языком формул, отталкивание прямо пропорционально квадрату скорости, умноженной на площадь контакта.
При медленном погружении в воду любой предмет будто бы расталкивает её молекулы: жидкость плавно расступается, практически не оказывая сопротивления. Но картина изменится, если предмет будет двигаться с более высокой скоростью. В этом случае молекулы воды просто не успеют уступить дорогу, и возникнет зона повышенного давления. В зависимости от скорости погружения вода может потерять свою мягкость и превратиться в «резину», а то и вовсе в бетонную стену!
Именно поэтому прыгуны учатся входить в воду максимально аккуратно, в позе солдатика или ласточки: площадь соприкосновения в этом случае минимальна, и человек оберегает себя от ушибов или более серьёзных травм даже при высокой скорости входа.
Почему при броске вода отталкивает камушки?
При броске камень быстро движется вдоль поверхности воды. Чем больше его горизонтальная скорость, тем выше сила сопротивления воды, ведь, как мы уже знаем, она пропорциональна квадрату скорости. Молекулы просто не успевают расступиться и позволить камню уйти на дно. Он провалится позже, когда горизонтальная скорость упадёт ниже определённой величины.
Однако если мы кинем камень в воду вертикально, то он утонет сразу же, без единого подпрыгивания. В этом случае сила отталкивания от воды при ударе окажется меньше силы тяжести, утягивающей камень на глубину.
Важна и площадь поверхности, которая сталкивается с водой. Считается, что чем она шире, тем больше шансов совершить отталкивания. Именно поэтому игроки в блинчики стараются использовать плоские камушки.
Почему вода выталкивает на поверхность?
Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить закон Архимеда.
На тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости.
То есть человек, находящийся в воде, ощущает силу Архимеда, направленную вверх. Она уравновешивает силу тяжести и позволяет ему оставаться на поверхности.
Плотность солёной воды больше, чем у пресной. Это значит, что солёная вода тяжелее, и человеку нужно приложить больше усилий, чтобы в неё войти. В этом случае сила сопротивления окажется больше силы тяжести, и вода сама вытолкнет тело на поверхность.
Почему температура воды и воздуха ощущается по-разному?
Всё дело в разной теплопроводности и теплоёмкости. Теплоёмкость воздуха меньше, чем у воды, поэтому слой воздуха вблизи тела нагревается быстрее, и на суше мы быстрее перестаём чувствовать прохладу. А из-за низкой теплопроводности воздух медленнее распространяет тепло: слой воздуха вблизи тела отдаёт теплоту соседним слоям медленнее, чем это происходит в воде.
На ощущение температуры также влияет испарение. Вода на поверхности нашего тела превращается в пар и забирает часть теплоты человека. Из-за этого явления нам кажется, что на суше холоднее, чем в воде.
Читайте по теме:
Какая муха вас укусила: что делать при встрече с опасными насекомыми
Узнать больше водных секретов можно на новом курсе по гидростатике: учиться может любой желающий, от слушателей не требуется специальных знаний физики.
А когда окончите гидростатику, изучайте расписание, ищите другие курсы по душе и планируйте обучение до конца года!