Як плавати на кораблі Фізичні вечірні знання
Корабель плаває, оскільки має громіздку, об’ємну форму. Пом’ятий корабель затонув би. Навіть корабель у формі плоскої дошки загинув би, якби не був зроблений із легкого матеріалу. Об’ємна форма корабля створює у воді плавучість, яка протидіє його вазі. Якщо плавучість більша за вагу, корабель плаває у верхній частині води.
Це явище описано більш точно Закон Архімеда: Плавучість дорівнює вазі кількості витісненої води.
Ключові слова Вікіпедії: корабель, плавучість, закон Архімеда, метацентр
Чому корабель не занурюється настільки глибоко, що вода тече в нього?
Найпростіший спосіб пояснити плавання корабля - це підводний човен. Підводний човен може робити і те, і інше: плавати і тонути - а підводний човен, який плаває і не має даху, - це корабель.
Для простоти припустимо, що підводний човен - це коробка.
Тиск води збільшується із збільшенням глибини води. Сили тиску ліворуч і праворуч на коробці рівні і рівні через однакову глибину води, тому вони не помітні. Однак у верхній частині коробки тиск води нижчий, ніж у нижній частині коробки. Взяті разом, є надлишок вгору - підйомник.
(1) Тиск води збільшується
(2) тиск води зверху
(3) тиск води знизу
(4) Лівий та правий тиск води
(5) Всі сили тиску разом призводять до плавучості
Плавучість - сила висхідного руху, яка зараз конкурує з вагою коробки.
Якщо вага ящика менше його плавучості, плавучість виграє: ящик спливає на поверхню води. Якщо її вага перевищує плавучість, вона опускається на землю.
Підводний човен з плавучістю, що перевищує його вагу, дрейфує на поверхню. Там немає необхідності в даху, так як зверху більше немає води. Перетворюємо на кабріолет, відрізаємо дах - створюється корабель.
Архімед виявив, що плавучість тіла настільки ж велика, як і вага кількості витісненої води. Отже, якщо взяти витіснену воду і поставити її на шкалу, це покаже, наскільки корабель стає легшим. Якщо ця вода важить більше, ніж корабель, корабель буде плавати.
Ще одна деталь про підводний човен: вага підводного човна може бути збільшена, пускаючи воду в баластні цистерни. У певний момент часу воно починає тонути. Невеликою мірою цю баластну воду можна замінити повітрям. Однак це працює лише до певної глибини. Тому зазвичай підводний човен лежав би на дні моря. Як воно може знову піднятися? За швидкістю. Він прискорює і регулює плавники таким чином, що він “рухається” вгору у воді. Це називається "динамічний підйом". Ми також знаємо динамічний підйом з літаків, що стоять на дні повітряного моря. Ви прискорюєтесь, а потім підлітаєте, розмахуючи крилами.
Все ще цікавитесь? Тепер ви можете сміливо відповісти на це запитання тут: Чи підвищується рівень води у Венеції, коли приходить багато круїзних суден?