0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему суда не тонут

Почему корабль не тонет: физика в деле

А вы когда-нибудь задумывались, почему корабль не тонет? Если построить плот из древесины, то он сможет благополучно плыть по воде. Но если смастерить его из металла или же камня, то он погрузится на дно. Объяснить подобное явление не составит труда. Ведь плотность камня или металла отличается от плотности дерева. Об этом рассказывают на уроках физики. Дело в том, что плотность дерева значительно меньше, чем плотность металла. При этом показатель выталкивающей силы воды значительно выше, чем показатель силы тяжести, которая действует на плот. С металлом же все несколько иначе. Его плотность достаточно высока, и выталкивающая сила не способна преодолеть силу тяжести. В результате этого плот тонет. Но почему корабль не тонет сейчас, когда изготавливают их именно из металла?

Если обшить дерево

В былые времена корабли строили только из древесины. Но все меняется. Теперь судна строят из более надежного и крепкого материала – металла. Но почему корабль не тонет? Он же получается тяжелее? В чем причина? Может, внутри судна больше древесины, чем металла?

Статья в тему:  Беседа в суде что это

Если взять дерево и обшить его очень тонким листовым металлом, то конструкция не будет тонуть. Это явление можно объяснить, проведя некоторые подсчеты. Итак, средняя плотность конструкции будет меньше, чем плотность воды. Вот простые цифры. Если взять массу дерева 100 килограмм при плотности в 600 килограмм на метр кубический, а металлическую обшивку весом в 20 килограмм и плотностью 7800 килограмм на метр кубический, то общий вес судна будет составлять всего 120 килограмм, а объем – 0,168 метров кубических. Остается найти среднюю плотность конструкции. Для этого нужно массу разделить на объем. В результате получается примерно 714 килограмм на метр кубический. Данный показатель меньше, чем у воды. Это говорит о том, что деревянное судно, предварительно обшитое листовым металлом, тонуть не будет. Ведь плотность воды составляет 1000 килограмм на метр кубический.

Современные конструкции

Конструкция корабля достаточно проста. Можно не обшивать дерево металлом. Достаточно оставить внутри конструкции пустую полость, в которую вода попадать не будет. Конечно, это выражение немного не правильно. Полость будет заполнена воздухом. Ведь плотность этой смеси веществ составляет всего 1,29 килограмм на метр кубический.

Вот почему корабль не тонет, находясь на большой глубине. Ведь внутри конструкции существуют полости больших размеров, которые заполнены воздухом. Благодаря этому, плотность всего корабля значительно меньше плотности воды. В результате этого выталкивающая сила держит конструкцию на плаву.

Почему вода не попадает внутрь корабля

Конечно, если в полости попадет вода, то корабль неизбежно пойдет ко дну. Чтобы этого не произошло, в той части конструкции, которая располагается под водой, делаются перегородки. В итоге образуются отсеки. При этом делаются они герметичными. Благодаря этому, вода, попавшая в один отсек, не может попасть во второй. Если же в корпусе появилась пробоина, то судно ко дну не пойдет. Затоплен будет только тот отсек, куда поступает вода. Остальные же останутся заполнены воздухом.

Статья в тему:  Сколько длится суд по лишению родительских прав

Как перевозят грузы

Корабль, как правило, имеет вес. И он равен массе воды, объем которой занимает судно в море. Конечно, океанский корабль вряд ли будет плавать пустым. Обычно с помощью судна перевозят не только людей, но и большие грузы. Пустой корабль весит значительно меньше. Значит, и осаживаться в воде он будет неглубоко. Если же судно нагрузить, то оно осядет больше. Но почему корабль не тонет даже с большим грузом?

Обычно на корпусе судна проводится черта – ватерлиния. Корабль не должен погружаться под воду ниже этого указателя. В противном случае он будет перегружен, и любая большая волна может затопить конструкцию.

Почему не тонут корабли?

Когда мы прыгаем в бассейн, мы опускаемся на дно, как камень, брошенный в воду. Но гигантские корабли — балкеры и авианосцы — плавают на поверхности воды. Как это возможно? Почему не тонут корабли?

Большие корабли — такие, как «Петр Великий» (самый большой корабль России) — плывут, а не тонут. С другой стороны, все легкие вещи, такие как шарикоподшипники, мгновенно опускаются на дно. Не размер определяет, плавает ли что-то на воде или тонет. Так в чем же ключ?

Архимед — первый моряк

Все тела на Земле — как над водой, так и под водой — обладают удельным весом. Более 2200 лет назад Архимед заметил, что существует взаимосвязь между весом тела, погруженного в воду, и объемом вытесненной воды. Это так называемый Закон Архимеда заставляет современные корабли плыть по морям и океанам. Но тогда Архимед не думал о кораблях.

Его задачей было оценить, была ли корона Гиерона II, короля Сиракуз, сделана из чистого золота или в ней была примесь серебра. Архимед пришел к выводу, что если бы корона была сделана из чистого золота, она бы занимала меньше места, чем корона с примесью серебра того же веса — это потому, что серебро не такое плотное как золото. Сравнив объем короны, измеренный количеством вытесненной воды, с объемом золота и серебра того же веса, он смог ответить на вопрос короля. Выяснилось, что корона Гиерона II сделана не из чистого золота.

Статья в тему:  Как вернуть деньги через суд с квартиросъемщиков договор не заключали

После этого события Архимед начал эксперименты, на основе которых сформулировал закон плавучести. Оказалось, что любые погруженные в воду объекты, в том числе корабли, могут плавать, если вес вытесняемой ими воды равен их собственному весу.

Почему плывут корабли?

Корабли плывут, потому что они полые и имеют правильно распределенный вес. Кусок стали, помещенный на воду, мгновенно утонет, в то время как сталь в форме чаши будет плавать на ней. Это потому, что вес стали сосредоточен на небольшом пространстве, а в форме чаши равномерно распределен.

Именно это делает все корабли похожими по форме. Глубина осадки корабля зависит от формы корпуса и его веса. При заданной загрузке корабля он вытесняет столько воды, сколько объем погруженной части. Глубина погружения каждого корабля определяется при его проектировании — инженеры, располагающие компьютерными моделями корпуса, могут определить, как изменится объём подводной части при дополнительной нагрузке или пассажирской нагрузке.

Почему корабли не тонут? Описание, фото и видео

С самого зарождения кораблестроения люди прилагают массу усилий, стараясь создать корабли, которые не тонут. Первые деревянные суда были легче воды. Но развитие науки и знание законов физики позволило строить и стальные, и даже железобетонные суда.

Железобетонные корабли строились в Северной Америке в первой половине XX века, когда во время двух мировых войн ощущался дефицит стали.

Кораблю помогают не тонуть законы физики

Плавучесть судна определяется законом Архимеда: жидкость выталкивает тело с силой, равной весу жидкости в объеме погруженной в нее части тела. Основная хитрость здесь заключается в объеме – чем больше объем корабля, тем более толстыми можно сделать его металлические борта и тем больше дополнительного груза он может взять на борт, оставаясь при этом на плаву. Так получается потому, что основной внутренний объем корабля заполнен воздухом, который в 825 раз легче воды. Именно воздух придает плавучесть кораблю.

Статья в тему:  Можно ли через суд вернуть деньги переведенные на карту

По этому же принципу возможно погружение и всплытие подводных лодок – при погружении балластные цистерны заполняются водой, лодка теряет плавучесть и погружается. При всплытии – в них подают воздух под давлением, вытесняющий воду. По этому же принципу плавает в ванне металлический тазик – внутри него находится воздух, занимающий большую часть всего объема тазика. Если же внутренний объем тазика заполнить камнями или металлом – он утонет, потому что вес его станет слишком большим.

Инженерные решения-остойчивость корабля

На плавучесть корабля, его способность сопротивляться силам ветра и волн действует принцип рычага. Если тазик, который спокойно плавает в ванне, запустить в речку – он вскоре наберет воды и утонет, потому что его будет наклонять ветер и захлестывать волны.

С кораблем тоже может случиться нечто подобное, если у него малая остойчивость. В истории бывали случаи, когда сотни пассажиров, собравшиеся у одного борта – вызывали крен судна и его затопление. Много кораблей гибло во время штормов из-за того, что их переворачивал ветер и волны.

Остойчивость судна

Остойчивость судна – это его способность сохранять устойчивое положение в воде. Зависит она от места, где находится центр тяжести судна. Чем он ближе к поверхности – тем проще перевернуть корабль и тем меньше остойчивость.

Именно поэтому у современных кораблей самые тяжелые агрегаты – ходовые двигатели, генераторы, танки с запасами воды и топлива находятся в нижней части. Там же располагаются грузовые трюмы. Моряки знают, что на полностью загруженном судне – качка ощущается намного меньше, чем на пустом.

Для смещения центра тяжести как можно ниже, конструкторы специально утяжеляют киль с помощью свинцовых накладок. В спортивных судах утяжеленный киль вообще крепится под судном отдельно на балках и называется выносным.

Статья в тему:  Почему эвакуируют суды

На остойчивость сильно влияет и форма борта – наименьшей обладают суда с полукруглым дном, наибольшей – спортивные тримараны, имеющие два выносных корпуса-опоры по бокам. Действительно, наличие дополнительных опор в верхней части борта помогает сохранять остойчивость, мешая судну накреняться. Это знали еще в древности и прикрепляли вдоль верхней части борта лодки связки сухого камыша. А современные туристы с этой целью используют надувные баллоны, привязывая их по бортам байдарок.

Обязательные правила морехода

Чтобы избежать смещения центра тяжести, при загрузке современных кораблей используются компьютерные программы, помогающие просчитать – куда и сколько груза можно поместить, чтобы сохранить мореходные качества судна. Ответственным за правильное размещение груза является старший помощник капитана. Он командует погрузкой и в соответствии с расчетами, самые тяжелые грузы размещаются в трюмах, а более легкие – на палубе. Груз на корабле обязательно «найтовится», то есть привязывается. Это нужно, чтобы во время шторма он не перекатывался по трюмам и не изменял центр тяжести судна.

Весь корпус корабля разделен на герметичные отсеки. В нормальном состоянии перегородки между отсеками открыты. Когда корабль получает пробоину – тот отсек, где она расположена, перекрывается герметичными перегородками, чтобы вода не могла заполнить весь корпус.

Опасно во время шторма разворачивать корабль «лагом к волне», то есть боком. Слишком велика вероятность, что сильная волна перевернет корабль. Также опасна и волна в корму. Поэтому часто океанские суда во время сильных штормов начинают двигаться носом против волн, уходя с намеченного курса – это самый безопасный для корабля способ пережить непогоду. И только после окончания шторма они возвращаются на нужный курс.

Плавучесть и остойчивость судна – это основные его качества, обеспечивающие безопасность. Поэтому правила, помогающие сохранить их – обязательны к соблюдению. А конструкторские решения, способствующие их улучшению, всегда приветствуются.

Статья в тему:  Когда суд у дмитрия грачева

Почему корабли не тонут – интересное видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Почему корабль тяжелый, но не тонет

В древности, корабли как мы знаем делали из дерева, да и не в такой уж хотя и древности. Строить тяжелые металлические корабли стали всего пару столетий назад. В эпоху деревянного флота, ответить на вопрос почему корабль не тонет, не составляло особого труда. Каждый ребенок знает, что дерево обладает определенным запасом плавучести. Есть даже способ перемещения срубленной древесины, когда лесозаготовщики, отправляют бревна по реке вплавь, что называется своим ходом, чтобы ниже по течению, на следующем этапе заготовки их выловили из воды. Такой способ куда менее затратен, чем если бы деревья перевозились по суше.

Все дело в том, что плотность дерева, имеющего довольно пористую структуру, достаточно мала, вот оно и выталкивается водой, держась на плаву. Но попробуйте таким образом, сплавьте по реке, например, металлическую рельсу.

Не нужно идти к ближайшему водоему и ставить опыты. И без них известно, что тяжелый металл на плаву не держится и рельса сразу же утонет. Но ведь современные корабли сделаны из металла, но при этом они превосходно плавают. Как?

Никакого волшебства здесь нет. Все дело исключительно в физике. На самом деле, причина здесь не одна. В первую очередь — это конечно же закон Архимеда, по которому, на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме этого тела. Если простыми словами, то любой объект вода будет стараться вытолкнуть. При этом, чем больше будет объем у объекта, тем сильнее будет выталкивающая сила.

Статья в тему:  Как отменить решение суда по вновь открывшимся обстоятельствам

Но, сила выталкивающая корабль и не позволяющая ему утонуть, действует ровно до тех пор, пока вес воды, что вытеснил корабль погрузившись в воду, превышает вес самого корабля. Возьмите металлический тазик и поставьте его в ванну. Он будет прекрасно плавать, потому что он легкий и с большой площадью, на которую прекрасно действует выталкивающая сила. Но начните заполнять тазик грузом, и как только его вес превысит определенную отметку, он пойдет ко дну.

Следовательно, корабль надо облегчить. Для этого, в корпусе судна имеется множество полостей, наполненных воздухом. И пока этот корпус цел, судно будет держаться на плаву. Если вдруг его целостность будет нарушена, корабль начнет набирать воду, а значит. правильно, будет весить больше и, если воды будет слишком много, может и затонуть. По этой причине и грузы помещают на корабль с расчетом на то, чтобы их общий вес не превысил указанные для конкретного судна значения.

Но если соблюдены все правила относительно веса и объема, корабли можно строить хоть из металла, хоть из бетона. Кстати, бетонные корабли история тоже знает. И они вполне не плохо плавали.

Почему корабли не тонут

  • Почему корабли не тонут
  • Как пираты захватили танкер Того
  • Откуда пошла мода сжигать корабли

Почему не тонет корабль

Способность держаться на поверхности воды свойственна не только кораблям, но и некоторым животным. Взять хотя бы водомерку. Это насекомое из семейства полужесткокрылых уверенно чувствует себя на водной глади, перемещаясь по ней скользящими движениями. Такая плавучесть достигается благодаря тому, что кончики лапок водомерки покрывают жесткие волоски, которые не смачиваются водой.

Ученые и изобретатели надеются, что в будущем человек сможет создать транспортное средство, которое будет передвигаться по воде по принципу водомерки.

Но в отношении традиционных судов принципы бионики не действуют. Объяснить плавучесть корабля, сделанного из металлических деталей, сможет любой ребенок, знакомый с основами физики. Как гласит закон Архимеда, на тело, которое погружается в жидкость, начинает действовать выталкивающая сила. Ее величина равна весу воды, вытесняемой телом при погружении. Тело не сможет утонуть, если сила Архимеда превышает вес тела или равна ему. По этой причине корабль остается на плаву.

Статья в тему:  Какие дела суд рассматривает коллегиально

Чем больше объем тела, тем больше воды он вытесняет. Железный шар, опущенный в воду, тут же утонет. Но если его раскатать до состояния тонкого листа и сделать из него полый внутри шар, то такая объемная конструкция будет держаться на воде, лишь слегка в нее погрузившись.

Суда с металлической обшивкой строят таким образом, чтобы в момент погружения корпус вытеснял очень большое количество воды. Внутри корабельного корпуса имеется множество пустых областей, заполненных воздухом. Поэтому средняя плотность судна оказывается значительно меньше, чем плотность жидкости.

Как сохранить плавучесть судна?

Корабль держится на плаву, пока его обшивка исправна и не имеет повреждений. Но судьба судна окажется под угрозой, стоит ему получить пробоину. Сквозь прореху в обшивке внутрь судна начинает поступать вода, заполняя его внутренние полости. И тогда корабль вполне может затонуть.

Чтобы сохранить плавучесть судна при получении пробоины, его внутреннее пространство стали разделять перегородками. Тогда небольшая пробоина в одном из отсеков не угрожала общей живучести судна. Из отсека, который подвергался затоплению, с помощью насосов откачивали воду, а пробоину старались заделывать.

Хуже, если повреждалось сразу несколько отсеков. В этом случае судно могло утонуть из-за потери равновесия.

В начале XX века профессор Крылов предложил умышленно затапливать отсеки, расположенные в части судна, которая противоположна тем полостям, что подверглись затоплению. Корабль при этом несколько осаживался в воду, но оставался в горизонтальном положении и не мог утонуть в результате переворачивания.

Предложение морского инженера было столь необычным, что на него долгое время не обращали внимания. Только после поражения российского флота в войне с Японией его идею взяли на вооружение.

Источники:

http://fb.ru/article/229237/pochemu-korabl-ne-tonet-fizika-v-dele

Почему не тонут корабли?

Почему корабли не тонут? Описание, фото и видео

http://zen.yandex.ru/media/id/5adb6378a815f1636e592146/pochemu-korabl-tiajelyi-no-ne-tonet-5d135be545b00700af476323

Статья в тему:  Как я встретил вашу маму маршал в суде

http://www.kakprosto.ru/kak-824332-pochemu-korabli-ne-tonut

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector