Оказывается, щука, и другие мелководные рыбы вполне могут утонуть в глубоководных местах озер, океанов и морей. В подтверждение сказанному можно поставить опыт. Налейте воды в стеклянный цилиндр диаметром 4—5 см и высотой 30—40 см и опустите в него флакон, на горлышко которого надет тонкостенный резиновый мячик. Если воздуха в мячике мало, а флакон тяжелый, то он потонет. Но можно подобрать флакон более легкий, тогда он будет плавать. Теперь добавьте во флакон воды столько, сколько нужно, чтобы он еле-еле держался на поверхности воды. При помощи прутика погрузите флакон на глубину 18—20 см. Затем прутик отнимите, и вы увидите, как флакон снова всплывет на поверхность. Если погрузить флакон на глубину 25 см, то он потонет. Потом поднимите его прутиком на 5—10 см от дна и уберите прутик. Флакон опять потонет.
Если же вы поднимете его на большую высоту, то он самостоятельно всплывет на поверхность воды. Проделав такой опыт несколько раз, вы заметите, что в цилиндре существует определенная «линия раздела». Если флакон погрузить сверху или поднять со дна выше этой линии, то он самостоятельно всплывет на поверхность. Если же его погрузить или поднять со дна ниже этой линии, то он опять потонет. Как объяснить это явление? Флакон плавает на поверхности воды потому, что его вес меньше веса воды в объеме флакона вместе с надетым на него резиновым мячиком. По мере погружения флакона объем воздуха в мячике уменьшается, так как увеличивается давление воды.
Упругость резины и воздуха противодействует сжатию, и если флакон и не дошел до «линии раздела», то его вес остается меньше веса вытесняемой им воды, и он самостоятельно выплывает на поверхность. При погружении ниже «линии раздела» общий объем флакона и мячика под влиянием возрастающего давления уменьшается настолько, что вес прибора станет больше веса вытесняемой им жидкости, и он потонет. Подобное явление может произойти и со щукой, если она погрузится глубже некоторой «критической» для нее глубины. Рыба имеет плавательный пузырь, объем которого она может изменять особыми мускулами. Благодаря этому изменяется средний удельный вес ее, и она может либо погружаться, либо всплывать, либо оставаться на одном уровне.
Однако при погружении рыбы на глубину больше «критической» внешнее давление может оказаться таким большим, что противодействие мускулов и упругость воздуха в пузыре окажутся недостаточными, чтобы сохранить средний удельный вес ее меньше удельного веса воды, и она пойдет ко дну даже против своего желания, то есть «утонет». Правда, действуя плавниками и хвостом, рыба еще может выбраться наверх из этого опасного положения, но при погружении на большую глубину и это не поможет. Глубоководные рыбы «приспособились к громадному внешнему давлению (давление увеличивается примерно на 1 атмосферу при погружении на каждые 10 м) и чувствуют себя хорошо на больших глубинах. Если же поднять такую рыбу со дна на высоту больше «критической», то очень большое внутреннее давление не будет уравновешено внешним давлением и усилием мускулов. Рыба начнет раздуваться и всплывать на поверхность. При этом она, конечно, погибнет.
Плавучее яйцо
Из элементарной физики известно, что тело, погруженное в жидкость, будет плавать лишь в том случае, если его удельный вес меньше удельного веса жидкости. Находясь в жидкости, тело испытывает подъемную силу, которая выталкивает его на поверхность. Кроме того, на тело действует сила веса, направленная вниз. Если эти силы окажутся равны, тело будет находиться в состоянии равновесия на любой глубине. Это легко проследить на опыте с яйцом. Свежее яйцо тонет в воде. Добавляя в воду обыкновенную соль, можно составить раствор, в котором яйцо сможет плавать на любой глубине. Дальнейшее прибавление соли еще больше увеличит плотность воды, и яйцо всплывет на поверхность.
«Твое свободное время», В.Н.Болховитинов, Б.И.Колтовой