Дайвінг у морі з підводним човном Kidi

Сьогодні ми поговоримо про підводний човен та той старий добрий принцип Архімеда, з яким ми стикаємось кожного разу, коли плаваємо.

Основне питання стосується того, як підводний човен встигає рухатися як по дну води, так і по поверхні.

Перш ніж говорити про підводний човен, ми повинні спочатку пояснити тягу Архімеда.

Архімед - грецький учений, який жив у Сіракузах (Сицилія) з 287 по 212 р. До н. Він відомий своїми численними науковими, теоретичними та практичними працями. Одного разу, зайшовши у свою ванну, він дав воді розлитися, тоді він закричав: "Еврика!" ". Зокрема, він розумів, що сталося, коли якийсь предмет занурили в рідину (звичайно, легенда про це говорить!). Потім він виклав принцип, відомий як "принцип Архімеда"

Принцип такий:

Будь-яке тіло, занурене в рідину (рідину або газ), зазнає вертикальної сили, спрямованої знизу вгору і рівної вазі об’єм витісненої рідини; ця сила називається "поштовхом Архімеда".

Але ось кілька пояснень цього твердження

Спочатку потрібно знати основну різницю між вагою та масою. У науці вага (зазначається Р) - це сила, пов’язана з гравітацією, виражена в ньютонах: саме вона тягне нас до землі. Маса m - це те, що нам говорить наша стара стара шкала і виражається в кг.

Звичайно, ці два поняття пов’язані між собою, оскільки чим важчі ви, тим більше вас приваблює земля. Відношення пропорційності пов'язує обидва: P = m x g, де g - константа, що називається прискоренням сили тяжіння .
Дійсно, якщо ви впустите предмет з вершини Ейфелевої вежі, коли він залишає вашу руку, він має нульову швидкість, але він буде набирати дедалі більшу швидкість, отже, прискорення, яке є не чим іншим, як g до падіння на землю.

Плавучий об’єкт, який розміщений на воді (наприклад), опуститься на певний об’єм: об’єм зануреної у воду частини відповідає виразу «об’єм переміщений» у заяві Архімеда. Цей об'єкт зазнає архімедового поштовху, зазначеного ПА, сили, що діє вгору; сила, більш інтенсивна, ніж занурений об’єм, велика: її величина буде вагою цього самого об’єму води.

Поплавки або раковини:

Коротше, буде зрозуміло, що поштовх Архімеда (який штовхає вгору) завжди протистоїть вазі предмета, що притягує його до дна. Залежно від того, чи сила Архімеда більша чи менша за вагу предмета, останній тоне або плаває. Давайте розглянемо приклад зі сталевою кулькою та корковою кулькою однакових розмірів, які опускаються у воду.

Різниця між сталлю і пробкою полягає в тому, що вони не мають однакову щільність (при однаковому обсязі вони мають різну масу).
При тому ж обсязі сталь у 7 разів важча за воду, а пробка приблизно у 5 разів легша від води. Отже, все питання співвідношення щільності між об’єктом та рідиною.

Якщо щільність твердої речовини більша, ніж щільності рідини, то тверда речовина тоне.
Якщо щільність твердої речовини менше щільності рідини, то тверда речовина піднімається до поверхні. Він буде плавати, розташувавшись ватерлінією, де дві сили будуть точно компенсувати одна одну.

Знайдіть гарну анімацію поштовху Архімеда, натиснувши на зображення нижче:

Історія човнів

Човни, які, однак, виготовлені із сталі (щільність більша, ніж у води), плавають: насправді середня загальна щільність набагато нижча, ніж у води, оскільки човен містить багато повітря (тільки корпус у сталі)

Корпус підводних човнів
Підводні човни контролюють свою щільність за допомогою баластів: це відсіки, які можна заповнити водою або повітрям.

Коли баластні резервуари заповнені водою, підводний човен опускається на дно, оскільки він занадто важкий, і тяга Архімеда не компенсує його ваги.

Коли він хоче піднятися, у баласти подається стиснене повітря, яке виганяє воду. Коли доза повітря-вода правильна, вага і тяга Архімеда збалансовані, і підводний човен плаває між двома водами.

З повністю заповненими повітрям баластів підводний човен піднімається на поверхню.

Свіжі яйця йдуть на дно води; якщо вони плавають, це означає, що вони вже не дуже свіжі і що вони вже втратили частину своєї маси через висихання вмісту. У дуже солоній воді свіжі яйця також плавають, оскільки в цій щільнішій воді вони не можуть піти на дно.

У більшості риб є плавальний міхур: орган, який вони можуть заповнити газом чи ні, щоб стати більш-менш щільним. Це дозволяє їм краще рухатися між поверхнею та дном води. Якщо ви хочете знати більше, йдіть сюди.

Нарешті, якщо ви хочете дізнатись, чому корм плаває або тоне, йдіть сюди.

Текст: Паскаль Боге - Світ і ми
Ілюстрації: Карім Маджер - солодка випадкова наука