С2. Объясните, почему мыльный пузырь имеет форму шара. Рассчитайте, какая сила давления действует на иллюминатор подводной лодки площадью 0,2 м² на глубине 100 м. Плотность морской воды 1030 кг/м³.

Решение:

• Объяснение формы мыльного пузыря: Мыльный пузырь имеет форму шара, поскольку шар обладает минимальной площадью поверхности при заданном объеме. Молекулы мыльной пленки стремятся к минимальной энергии, что достигается при сферической форме, где поверхностное натяжение равномерно распределено.
• Вычислим давление воды на глубине 100 м: \[P = \rho \cdot g \cdot h = 1030 \,\frac{\text{кг}}{\text{м}^3} \cdot 9.8 \,\frac{\text{Н}}{\text{кг}} \cdot 100 \,\text{м} = 1009400 \,\text{Па}\]
• Рассчитаем силу давления, действующую на иллюминатор: \[F = P \cdot A = 1009400 \,\text{Па} \cdot 0.2 \,\text{м}^2 = 201880 \,\text{Н}\]

Ответ: 201880 Н