Я прочитал ответы на аналогичный вопрос здесь, на StackExchange, но не нашел их удовлетворительными. Ответы людей были краткими, что мы не раздавлены тяжестью атмосферы, потому что наше внутреннее давление увеличивается, чтобы компенсировать это. Люди отмечали, что вы можете нырять на огромную глубину, удваивая, утраивая и так далее давление, оказываемое на вашу кожу, без каких-либо вредных последствий. Однако, когда возникает этот вопрос, я неизбежно думаю об аналогичных ситуациях, в которых повышение давления гораздо менее резкое, но вы, тем не менее, значительно страдаете.
Скажем, вы лежите в постели, а ваша надоедливая младшая сестра подходит и ложится вам на ноги. Это умеренное повышение давления максимум на 1 кПа, намного меньше, чем 100 кПа, если вы ныряете на 10 м, но тем не менее вы определенно можете это почувствовать. Каково объяснение, как вы уравниваете обе ситуации?
Это потому, что давление идет со всех сторон одинаково, и поэтому несжимаемое тело не деформируется. Сравните человеческое тело с воздушным шаром, наполненным водой. Если к нему приложить давление 400 бар, его объем уменьшится на 1,8%, а высота уменьшится на 0,6%. Это не заметно невооруженным глазом. Теперь поставьте на этот же баллон кубик с 1 кг молока, давление всего 0,001 бар, но вы видите, что баллон сильно деформируется. Если тело человека не деформируется, клетки и сосуды не повреждаются.
В технике это называется гидростатическим давлением. Если объект не имеет полого пространства, он вызывает только гидростатическое напряжение, которое не повреждает несжимаемый материал. Это потому, что атомы остаются на том же месте и остаются рядом с тем же атомом, что и до давления. Если давление исходит только с одной стороны, например, когда вы раздавливаете куб сверху, то, когда давление становится достаточно высоким, материал должен уйти с пути давления и может двигаться только в стороны. Когда материал должен двигаться в стороны, атомы разделяются и материал повреждается.
В машиностроении для металлов критерий напряжения фон Мизеса обычно используется для определения того, когда происходит повреждение. Существует напряжение в 6 направлениях, но поскольку материал ведет себя одинаково во всех направлениях (изэнтропия), мы можем использовать одно число, чтобы определить, когда он выйдет из строя. Формула:
Буква S с другими номерами за ней — напряжение сдвига. S12 - напряжение сдвига в одном-двух направлениях. В этом случае все они равны нулю. Буква S, за которой стоит два раза одно и то же число, является нормальным ударением. S11 — нормальное напряжение в 1-м направлении. В случае гидростатического давления они все одинаковы S11=S22=S33, поэтому напряжение фон Мизеса равно нулю. Эта формула показывает, что кусок твердой стали не повредится под давлением, даже если вы бросите его в самые глубокие океанские глубины. Если давление станет достаточно высоким, стальной блок превратится в черную дыру, хотя фон Мизес не принимает это во внимание.
Я не знаю ответа, но следует учитывать тот факт, что действие одной и той же силы существенно различается в зависимости от того, как сила приложена. Например, камни действительно крепкие, если их толкнуть, но легче разламываются, если тянуть их с разных сторон.
Используя более инженерную терминологию, я пытаюсь вам сказать, что атмосферное давление, будучи однородным, должно вызывать только нормальное напряжение , в то время как ваша сестра, лежащая на ваших ногах, может вызывать значительное напряжение сдвига . Если человеческое тело более выносливо при нормальном напряжении, чем при напряжении сдвига (думаю, для этого нужно анализировать диаграмму напряжение-деформация), то во втором случае вам имеет смысл чувствовать боль.
Хотя это всего лишь предположение, я, честно говоря, не знаю ответа.
Объяснение, что давление уравновешивается давлениями внутри, тем не менее верно.
Вместо того, чтобы люди садились на вас, учитывайте свой собственный вес, лежа на горизонтальной поверхности. Это не несущественно, но если вы можете распределить его на половину своего тела в водяной постели, это лучше. Распределите его по всему телу на всех поверхностях, когда вы плаваете в бассейне (представьте, что вы полностью под водой, имеете нейтральную плавучесть), и это даже лучше. Но вы не невесомы, когда занимаетесь подводным плаванием — вода все еще давит на вас, когда вы плаваете, и вы можете почувствовать это в гидрокостюме или в вейдерсах, когда вы стоите прямо — ваши ноги сжимаются, толкая вас вверх. Нельзя уйти от того факта, что плавучесть — это давление, и его сила, умноженная на площадь, должна равняться вашему весу.
Предположим, что больше? Предположим, вы спускаетесь на 40 м в каске, и насос выходит из строя, и клапан вашего шлема выходит из строя, линейный тендер не обращает внимания, и давление внутри вашего костюма падает до давления на поверхности, а снаружи костюма, окружающего воздуха. 4 атм больше? Результаты ужасны, и вода вдавливает ваше тело в шлем, и вся кровь и мягкие ткани поднимаются по линии к лодке, и от вашего костюма почти ничего не остается, кроме костей, вдавленных в шлем. Это случалось, время от времени.
Qмеханик