Pananaliksik sa elementarya sa paksang “Bakit hindi lumulubog ang mga barko? Bakit hindi lumulubog ang barko?

Tulad ng alam mo, ang mga barko ay gawa sa metal at ang mga ito ay napakabigat. Ang mga bakal na pako ay gawa rin sa metal; kumpara sa mga barko, magaan sila, ngunit, gayunpaman, lumubog sila sa ilalim. A bakit hindi lumulubog ang mga barko?

Ang batas ni Archimedes ay kumikilos. Kabalintunaan ni Archimedes

Upang ipaliwanag ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, kinakailangan na magkaroon ng pag-unawa sa Batas ni Archimedes: ang isang katawan na nalubog sa isang likido (o gas) ay napapailalim sa isang puwersa ng buoyancy na katumbas ng bigat ng likido (o gas) sa dami ng katawan. Upang ma-verify ang pagkilos ng buoyant na puwersa, sapat na upang isawsaw ang iyong sarili sa isang bathtub na puno sa labi. Itutulak ng katawan ang ilan sa tubig pataas at ito ay tatapon sa sahig. Sa madaling salita, kapag ang isang pisikal na katawan ay nahuhulog sa tubig, ito ay gumagawa ng puwang para sa sarili nito sa pamamagitan ng pagtulak ng ilan sa tubig. At ang tubig naman ay nagtutulak sa katawan pataas. Ang mga barko ay napakabigat, ngunit ang kanilang mga kasko ay may malalaking, pantay na espasyo na mga void na puno ng hangin, na mas magaan kaysa sa tubig. Bilang resulta, ang bigat ng tubig na itinutulak palabas ng barko ay mas malaki kaysa sa sarili nitong timbang. Kaya't ang barko ay hindi lulubog hangga't hindi ito ma-overload at nagiging mas mabigat kaysa sa tubig na itinutulak nito palabas. Sa pamamagitan ng paraan, ang mga walang laman na silid ay tumutulong sa barko na hindi lumubog kahit na may butas sa katawan ng barko sa ibaba ng antas ng tubig. Ito ay posible dahil sa ang katunayan na ang mga void na ito ay pinaghihiwalay sa bawat isa sa pamamagitan ng makapal na mga partisyon. Kahit na ang tubig ay ganap na punan ang isang lukab, ang natitira ay mananatili sa parehong estado.

Kaya, sa kaso ng isang barko, ang buoyant force ay katumbas ng bigat ng tubig sa dami ng bahaging iyon ng barko na nakalubog sa tubig. Kung mas malaki ang puwersang ito kaysa sa bigat ng barko, lulutang ito. Sa pamamagitan ng paraan, ang kabalintunaan ni Archimedes ay nagsasaad na ang isang katawan ay maaaring lumutang sa isang volume ng tubig na mas maliit kaysa sa volume ng katawan mismo kung ang average na density nito ay mas mababa kaysa sa density ng tubig. Ang pagpapakita ng kabalintunaan na ito ay ang isang napakalaking katawan (iyon ay, isang kagamitan sa paglangoy) ay maaaring lumutang sa dami ng tubig na mas maliit kaysa sa dami ng katawan mismo.

Mga konsepto ng displacement at waterline

Ang barko ay hindi lumulubog dahil, hindi tulad ng isang pako, ito ay may displacement. Pag-alis- ito ang dami (bigat o dami) ng tubig na inilipat ng ilalim ng tubig na bahagi ng katawan ng barko. Ang masa ng dami ng tubig na ito ay katumbas ng bigat ng buong sisidlan, anuman ang laki, materyal at hugis nito.

Tulad ng alam mo, ang mga barko ay idinisenyo upang maghatid ng mga tao at kargamento. Kung ito ay walang laman, kung gayon ang timbang nito ay minimal, at samakatuwid ito ay "naninirahan" nang hindi bababa sa dagat. Ang isang punong barko ay lumulubog nang mas malalim sa tubig. Sa pagtaas ng pagkarga, ang labis na paglulubog sa tubig ay puno ng pagbaha - ang sisidlan ay mapupunta sa ilalim ng tubig at malulunod. Samakatuwid, sa katawan mayroong linya ng tubig - isang espesyal na pahalang na linya sa panlabas na bahagi ng gilid, hanggang sa kung saan ang isang malaking sasakyang pantubig ay nahuhulog sa tubig sa normal na draft. Karaniwan ang barko sa itaas nito ay pininturahan ng isang kulay, at sa ibaba nito ay isa pa. Kung ang antas ng waterline ay nagsimulang lumubog, ito ay nagpapahiwatig na ang sisidlan ay labis na kargado o may butas. Sa kabilang banda, ang isang walang laman na barko ay hindi dapat masyadong magaan, dahil sa kasong ito ang bahagi nito sa ilalim ng tubig ay magiging masyadong maliit na may kaugnayan sa ibabaw. Mapanganib din ang sitwasyong ito: maaaring tumaob ang bangka ng hangin at alon.

Sa ngayon, maraming mga sensor upang matukoy ang lalim ng isang pagsisid. At ang waterline ay isang pantulong na paraan lamang ng pagtukoy sa kakayahang magamit at tamang operasyon ng mga barko.

Kaya, ang mga barkong bakal ay idinisenyo at itinayo upang kapag lumubog ay naililipat nila ang isang dami ng tubig na ang bigat ay katumbas ng kanilang timbang kapag ikinakarga.

pagkakatulad ng bolang bakal

Maaari ring isipin ng isa ang isang paliwanag mula sa punto ng view ng pisikal na relasyon sa pagitan ng masa, dami at density. Ang mga katawan na ang density ay mas mababa kaysa sa density ng tubig ay malayang lumulutang sa ibabaw nito. Tulad ng nalalaman, ang density ay inversely proportional sa volume at direktang proporsyonal sa masa, gaya ng ipinapakita ng formula ρ=m/v. Iyon ay, na may pare-pareho ang masa ng katawan, upang mabawasan ang density, kinakailangan na proporsyonal na dagdagan ang dami nito. Ang huling pahayag ay maaaring katawanin ng sumusunod na halimbawa.

Ang isang bolang bakal ay lumulubog sa tubig dahil ito ay may malaking timbang ngunit maliit ang volume. Kung ang bola na ito ay pipi sa isang manipis na sheet, at ang sheet ay ginawa sa isang malaking bola na may isang walang laman na loob, kung gayon ang timbang ay hindi tataas, ngunit ang lakas ng tunog ay tataas nang malaki, kaya't ang bakal na bola ay lumulutang.

Ang loob ng barko ay maraming walang laman, puno ng hangin na mga silid, at ang average na density nito ay mas mababa kaysa sa density ng tubig. Samakatuwid, lubhang mapanganib para sa isang barko kung ang mga butas dito ay puno ng tubig - ang tubig ay mas mabigat kaysa sa hangin - ito ay hahantong sa isang kawalan ng timbang sa pagitan ng bigat ng barko at ang dami nito - at ito ay lulubog.

Ito ay kagiliw-giliw na sa mga tanker na nagdadala ng langis ay halos walang mga walang laman na silid na may hangin, dahil ang langis mismo ay may density na mas mababa kaysa sa tubig. Ganoon din sa mga timber truck. Samakatuwid, ang mga tanker at timber carrier ay inilalagay sa kapasidad upang hindi kailanganin ang hangin. At ang mga sasakyang-dagat tulad ng mga bulk carrier na nagdadala ng metal at iron ore ay nangangailangan ng maraming bakanteng espasyo.

Sa diagram: 1 - Pinipilit na panatilihing nakalutang ang barko; 2 - Presyon ng tubig sa barko.

Kaya, ang epekto ng buoyant force ay nakasalalay, una, sa dami ng sasakyang-dagat, at pangalawa, sa density ng tubig kung saan lumulutang ang sisidlan.

Mas malaki ang puwersang ito, mas malaki ang volume ng nakalubog na katawan.

Pagkatapos ng pisika - isang maliit na tula

Barko at alon

May bagyo sa dagat, ang ikasiyam na alon
At ang mga alon ay bumagsak sa barko.

Lumangoy siya sa kanyang sarili, hindi alam ang mga problema,
At mabilis na humampas ang alon.

Isa pang sandali, at dalawa -
At tubig lang ang nasa barko.

Unti-unti siyang bumaba
At, nawala sa dagat, lumubog siya...

At umihip ang hangin nang mahabang panahon,
Inilabas niya ang galit ng kalikasan.

Ngunit sa wakas ay huminahon ang mga alon,
Naging masaya muli ang kalikasan.

Pero hindi na tatawa ang mga tao
Hindi na tumibok ang kanilang mga puso...

Tahimik ang lahat, makinis na parang salamin,
Ngunit walang tao, walang barko...

/L. Sh., 1991/

Maaari bang lumipad ang mga barko?

Ang hovercraft ay naglalakbay sa tubig, ngunit hindi sila lumulubog tulad ng mga regular na barko. Lumutang sila sa isang layer ng hangin na nag-aangat sa barko sa ibabaw ng tubig. Ang nasabing barko ay maaaring lumipat hindi lamang sa tubig, kundi pati na rin sa lupa.

Paano sumisid at lumalabas ang mga submarino

Ang submarino ay may mga espesyal na tangke na puno ng tubig kapag lumubog. Ang bigat ng bangka ay tumataas, ito ay nagiging mas mabigat kaysa sa tubig at lumulubog. Kapag umakyat, ang tangke ay puno ng hangin, na nagpapalipat-lipat ng tubig. Ito ay ipinapakita sa schematically sa figure sa itaas.

Ang clumsy diving suit na ito ay naimbento mahigit 200 taon na ang nakalilipas. Ang hangin para sa maninisid ay nagmula sa ibabaw sa pamamagitan ng mahabang hose.

Kaya, salamat sa hangin, na mas magaan kaysa sa tubig, posible na kontrolin ang paglulubog ng mga katawan sa tubig. Ang paggalaw ng mga submarino ay batay sa prinsipyong ito at sa kadahilanang ito ay hindi lumulubog ang mga barko.

Na mas mabigat kaysa sa tubig, at gumagawa ng mga airship at balloon na maaaring lumutang sa hangin. Ang isang life jacket ay napalaki, kaya nakakatulong ito sa isang tao na manatili sa tubig.

Bakit lumulutang ang mga bagay?

Kung ilulubog mo ang isang katawan sa tubig, mag-aalis ito ng kaunting tubig. Ang katawan ay tumatagal sa lugar kung saan ang tubig ay dating, at ang antas ng tubig ay tumataas. Ayon sa alamat, isang sinaunang Greek scientist (287 - 212 BC), habang nasa isang paliguan, ay nahulaan na ang isang nakalubog na katawan ay lumilipat ng pantay na dami ng tubig. Ang isang medieval na ukit ay naglalarawan kay Archimedes na gumagawa ng kanyang pagtuklas. Ang puwersa kung saan itinutulak ng tubig ang isang nakalubog na katawan ay tinatawag buoyant force. Kapag ito ay katumbas ng bigat ng katawan, ang katawan ay lumulutang at hindi lumulubog. Kung gayon ang bigat ng katawan ay katumbas ng bigat ng tubig na inilipat nito. Ang plastic duckling ay napakagaan, kaya ang isang maliit na puwersa ng pagtulak ay sapat upang panatilihin ito sa ibabaw. Ang pababang puwersa (timbang ng katawan) ay depende sa density ng katawan. Ang density ay ang ratio ng masa ng isang katawan sa dami nito. Ang isang bakal na bola ay mas mabigat kaysa sa isang mansanas na may parehong laki dahil ito ay mas siksik. Ang mga particle ng bagay sa bola ay nakaimpake nang mas makapal. Ang mansanas ay maaaring lumutang sa tubig, ngunit ang isang bolang bakal ay lumulubog.

Upang maiwasan ang paglubog ng isang katawan, ang density nito ay dapat na mas mababa kaysa sa density ng tubig. Kung hindi, ang pagtulak sa tubig ay hindi sapat upang panatilihin ang katawan sa ibabaw. Ang relatibong density ng isang katawan ay ang density nito na may kaugnayan sa density ng tubig. Ang kamag-anak na density ng tubig ay katumbas ng isa, na nangangahulugan na kung ang kamag-anak na density ng isang katawan ay mas malaki kaysa sa 1, ito ay lulubog, at kung ito ay mas mababa, ito ay lumulutang.

Batas ni Archimedes

Nakasaad sa batas ni Archimedes na ang puwersa ng buoyancy ay katumbas ng bigat ng likidong inilipat ng katawan na inilubog dito. Kung ang puwersa ng buoyancy ay mas mababa kaysa sa bigat ng katawan, pagkatapos ito ay lumulubog; kung ito ay katumbas ng bigat ng katawan, ito ay lumulutang.

Paano naglalayag ang mga barko

Sa mga araw na ito, ang mga barko ay gawa sa bakal, na 8 beses na mas siksik kaysa sa tubig. Ang mga barko ay hindi lumulubog dahil ang kanilang kabuuang density ay mas mababa kaysa sa density ng tubig. Ang barko ay hindi isang solidong piraso ng bakal (higit pa tungkol sa bakal sa artikulong ““). Mayroon itong maraming mga cavity, kaya ang bigat nito ay ipinamamahagi sa isang malaking espasyo, na humahantong sa isang mababang pangkalahatang density. Ang Sea Giant ay isa sa pinakamalaking barko sa mundo, na tumitimbang ng 564,733 tonelada. Dahil sa malaking sukat nito, napakataas ng buoyancy force para dito.

Kung gusto mong makita kung paano gumagana ang puwersa ng buoyancy, ihulog ang isang bolang luad sa isang sisidlan ng tubig. Malulunod siya at tataas ang tubig. Markahan ang bagong antas ng tubig gamit ang isang felt-tip pen. Ngayon ay maghulma ng isang bangka mula sa parehong luad at maingat na ibababa ito sa tubig. Sa nakikita mo, tumaas pa ang tubig. Ang bangka ay nag-displace ng mas maraming tubig kaysa sa bola, na nangangahulugang mas malaki ang puwersa ng buoyancy.

Mag-load ng mga Linya

Ang mga load lines ay mga linyang iginuhit sa gilid ng barko. Ipinapakita nila kung gaano karaming kargamento ang maaaring dalhin ng isang barko sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Kaya, dahil ang malamig na tubig ay mas siksik kaysa sa maligamgam na tubig, mas itinutulak nito ang barko. Nangangahulugan ito na ang barko ay maaaring sumakay ng mas maraming kargamento. Ang tubig-alat ay mas siksik kaysa sa sariwang tubig, samakatuwid, sa sariwang tubig ang barko ay dapat na mas kaunti ang karga. Ang mga selyong pangkargamento ay naimbento ni Samuel Plimsoll (1824-1898). Kapag ang sisidlan ay inilubog sa tubig sa naaangkop na linya (tingnan ang figure), ito ay itinuturing na ganap na puno. Ang kahulugan ng mga simbolo ng titik: TF - sariwang tubig tropiko, SF - sariwang tubig sa tag-araw, T - asin tubig tropiko, S - asin tubig sa tag-araw, W - asin tubig sa taglamig, WNA - North. Atlantiko sa taglamig.

Aeronautics

Ang mga katawan ay maaaring lumipad para sa parehong mga kadahilanan na lumulutang sila sa tubig. Ang mga ito ay kumikilos sa pamamagitan ng lakas ng hangin na tumutulak palabas. Napakababa ng densidad ng hangin kaya kakaunti ang mga katawan na maaaring lumutang dito. Ito ay, halimbawa, mga cylinder na may mainit na hangin, na hindi gaanong siksik kaysa sa malamig na hangin. Ang mga lobo ay maaari ding punuin ng helium o iba pang mga gas na mas magaan kaysa sa hangin.

Mga barko at bangka

Noong unang panahon, lumutang ang mga bangka at barko, na sumusunod sa lakas ng hangin o sa lakas ng kalamnan ng tao. Ang paglikha ay nagpapahintulot sa mga gumagawa ng barko na gumamit ng mga propeller upang itulak ang barko sa tubig. Kamakailan lamang, lumitaw ang mga hydrofoil. Ang Great Britain (itinayo noong 1843) ay ang unang barkong bakal na may propeller. Pinapatakbo ito ng steam engine. Ang barko ay nilagyan din ng mga layag. Ang mga barkong lalagyan ay nagdadala ng mga kargamento sa malalaking kahon ng metal. Mabilis silang maikarga sa barko at maibaba pabalik gamit ang mga crane. Ang isang barko ay maaaring sumakay ng hanggang 2000 lalagyan. Ang mga tanke ay nagdadala din ng iba pang mga likido sa mga tangke na matatagpuan sa kanilang mga hold. Ang ilang mga tanker ay 20 beses na mas mahaba kaysa sa isang tennis court.

Volkov Alexander

Ang gawaing pananaliksik na ito ng isang mag-aaral sa ika-1 baitang ay naglalayong maunawaan kung bakit hindi lumulubog ang barko.

I-download:

Preview:

KOMITE NG EDUKASYON

.

ADMINISTRATION OF THE CITY DISTRICT "CITY OF KALININGRAD"

MAOU Lyceum No. 17

Pang-agham at praktikal na kumperensya ng estudyante ng Lyceum

"Kaalaman at Pagkamalikhain"

"Bakit hindi lumulubog ang barko?"

Pananaliksik

Volkov Alexander,

mag-aaral ng 1st "B" na klase

MAOU Lyceum No. 17

Kaliningrad

Superbisor

Skapets Tatyana Vladimirovna

Kaliningrad, 2014

Target : unawain kung bakit hindi lumulubog ang barko.

Mga Gawain:

1. alamin kung aling mga bagay ang lumulubog at alin ang hindi,
2. alamin kung ano ang density,
3. alamin kung ano ang buoyant force ng mga substance,
4. alamin kung anong mga kondisyon ang kailangan para maglayag ang mga barko.

Mga pamamaraan ng pananaliksik: eksperimento, pagmamasid.

Praktikal na kahalagahan: ang mga resulta ng pag-aaral ay magbibigay-daan sa iyo na matuto nang higit pa tungkol sa mundo sa paligid mo at tumulong sa pang-araw-araw na buhay

Minsan ko nang napansin na ang ilang mga bagay ay lumulubog sa tubig, habang ang iba ay hindi. Halimbawa, ang isang bato na itinapon sa tubig ay agad na lulubog sa ilalim, ngunit isang piraso ng kahoy ay lumulutang, o isang maliit na pako ay lulubog, ngunit ang isang malaking barko ay hindi. Nagtaka ako kung bakit ito nangyayari.

1. Malulunod ba siya o hindi?

Upang malaman kung aling mga bagay ang lumulubog at alin ang hindi, magsagawa tayo ng isang eksperimento.

Eksperimento Blg. 1 "Malulunod ka ba o hindi?"

Kakailanganin natin : Lalagyan na may tubig, mga bagay na susuriin.

Pag-unlad ng eksperimento: Isa-isa naming ibinababa ang mga test item sa isang lalagyan ng tubig at inoobserbahan kung ano ang nangyayari.

Konklusyon: May mga bagay na mas mabigat kaysa tubig, lumulubog, at may mga bagay na mas magaan kaysa tubig, lumulutang.

1. Densidad ng mga sangkap.

Ang density ng isang substance ay isang value na nagpapakita kung gaano karaming masa ang nilalaman ng isang unit volume ng isang substance.

Isipin natin ang isang kilo ng cotton wool. At kaagad ang isang medyo malaking bukol ay lilitaw sa harap ng iyong mga mata. Ang isang kilo ng bakal ay mukhang medyo compact. Bakit may iba't ibang volume ang mga katawan na ito? Ito ay isang bagay ng density ng bagay.

Ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng maliliit na bola - mga atomo at ang kanilang mga compound - mga molekula. Kung mas malapit ang mga atomo sa isa't isa, mas siksik ang sangkap.

Ang susunod na eksperimento ay magpapakita sa amin na ang density ng mga sangkap ay maaaring magbago.

Eksperimento Blg. 2: "Density ng Tubig"

Kakailanganin natin : isang baso ng malinis na tubig (bahagyang), isang hilaw na itlog at asin.

Pag-unlad ng eksperimento: Maglagay ng itlog sa baso; kung sariwa ang itlog, lulubog ito sa ilalim.

Ngayon maingat na ibuhos ang asin sa baso at panoorin ang itlog na nagsisimulang lumutang.

Bakit ito nangyayari? May air pocket sa itlog, at kapag nagbago ang density ng likido, lumulutang ang itlog sa ibabaw na parang submarino.

Konklusyon: Gamit ang asin binago namin ang density ng tubig. Ang asin ay natunaw sa tubig: ang mga molekula ng tubig at asin ay pinaghalo at ang density ng tubig ay naging mas mataas kaysa sa density ng itlog⇒ lumutang ang itlog sa ibabaw.

Maaari din tayong gumawa ng konklusyon tungkol sa mga lumulutang na kondisyon ng mga katawan:

1. Kung ang density ng isang katawan ay katumbas ng density ng likido, kung gayon ang katawan ay lumulutang sa anumang lalim ng likido.
2. Kung ang density ng katawan ay mas malaki kaysa sa density ng likido, kung gayon ang katawan ay lumulubog sa likido.
3. Kung ang density ng katawan ay mas mababa kaysa sa density ng likido, pagkatapos ay lumulutang ang katawan.

1. Batas ni Archimedes o ang buoyant force ng tubig.

Ang isang katawan na ganap o bahagyang nalulubog sa isang likido ay napapailalim sa isang buoyant na puwersa na nakadirekta patayo pataas at katumbas ng bigat ng likido na inilipat ng katawan.

Dapat tandaan na ang katawan ay dapat na ganap na napapalibutan ng likido (o bumalandra sa ibabaw ng likido). Kaya, halimbawa, ang batas ni Archimedes ay hindi maaaring ilapat sa isang kubo na nakahiga sa ilalim ng isang lalagyan, hawakan nang mahigpit ang ilalim.

Gumawa tayo ng isa pang eksperimento.

Eksperimento Blg. 3 "Ang buoyancy ay depende sa hugis"

Kakailanganin natin : lalagyan ng tubig, plasticine.

Pag-unlad ng eksperimento: Maglagay ng isang piraso ng plasticine sa isang lalagyan ng tubig. Napansin namin ang resulta: nalunod ang plasticine.

Kunin natin ang parehong piraso ng plasticine sa tubig at bigyan ito ng ibang hugis. Ngayon ay ilagay natin muli ang plasticine sa tubig. Anong nangyari? Lutang ang plasticine.

Bakit nangyari? Ibinigay namin ang plasticine ng nais na hugis at ang average na density ng plasticine boat (plasticine + air) ay naging mas mababa kaysa sa density ng tubig ⇒ plasticine floats.

Konklusyon: Ang mga katawan na binigyan ng hugis, anuman ang kanilang density, ay mananatiling lumulutang sa ibabaw ng tubig.

1. Paano ginawa ang mga barko?

Sa proseso ng aking gawaing pananaliksik, nalaman ko na ang isang katawan ay lulutang kung ang average na density ng lahat ng mga bahagi ng katawan ay mas mababa kaysa sa density ng likido. Nagpasya akong subukang gumawa ng sarili kong modelo ng barko at tingnan kung lulutang ito sa tubig.

Eksperimento Blg. 4 "Lutang ang barko!"

Kakailanganin natin : Lalagyan ng tubig, gawang bahay na barko.

Pag-unlad ng eksperimento: Ibinababa namin ang isang gawang bahay na barko sa isang palanggana ng tubig. Tignan natin kung ano ang mangyayari.

Kaya, upang makabuo ng isang floating craft, kailangan mong malaman: ang floating craft ay dapat mag-displace ng mas maraming tubig hangga't maaari sa ilalim nito; kinakailangang isaalang-alang ang density ng materyal na kung saan ginawa ang bangka (lahat ng mga sangkap na hindi gaanong siksik kaysa sa tubig ay lumulutang sa ibabaw nito); Hindi dapat hayaang makapasok ang tubig sa loob ng barko, kung hindi ay lulubog ito.

Konklusyon: Ang isang barkong bakal ay hindi lumulubog dahil ito ay nagpapalipat-lipat ng maraming tubig. At alam natin na kapag mas maraming bagay ang nag-aalis ng tubig, lalo itong itinutulak palabas. (Archimedes)

Sa kurso ng aking gawaing pananaliksik, marami akong natutunan tungkol sa istruktura ng mga katawan, density, at buoyancy.

Mga konklusyon:

1. Batay sa pag-aaral, mahihinuha natin na ang mga barko ay hindi lumulubog dahil sila ay inaaksyunan ng isang buoyant force (Archimedes' law)
2. Ang barko ay mananatiling nakalutang hangga't ang bigat nito ay mas mababa o katumbas ng bigat ng likidong inilipat nito. Ang isang barko ay maaaring lumubog kung ang tubig ay nakapasok sa loob (halimbawa, sa pamamagitan ng isang butas), ang pagpapaalis ng hangin, at ang average na density ng barko ay nagiging mas malaki kaysa sa density ng tubig
3. Ang puwersa ng buoyancy ay nakasalalay sa density ng likido. Dahil dito, sa dagat, kung saan ang tubig ay maalat (na may mas malaking density), ang buoyant force na kumikilos sa barko ay mas malaki kaysa sa isang ilog o lawa, kung saan ang tubig ay sariwa.

Tumulong si Denis Zelenov sa pagsasagawa nito. 10 taon.

Sa tag-araw, lumangoy si Denis sa Volga-Don Canal. Pinagmamasdan ko ang malalaking barko habang naglalakad sila sa kanal, tumataas at bumabagsak sa lock chamber. At naisip ko: ano ang nagpapahintulot sa kanila na hindi lamang lumutang sa tubig, kundi pati na rin sa transportasyon ng mabibigat na karga?

Bakit nakakalakad ang mga barko sa tubig?

Mayroong ilang mga dahilan.

1. Densidad

Karanasan 1

Alam nating lahat na kung itatapon mo ang isang kahoy na tabla sa tubig, ito ay nakahiga sa ibabaw nito, ngunit ang isang metal sheet na may parehong laki ay agad na nagsisimulang lumubog.

Bakit ito nangyayari? Natutukoy ito hindi sa bigat ng bagay, ngunit sa density nito. Ang density ay ang masa ng isang sangkap na nakapaloob sa isang tiyak na dami.

Karanasan 2

Kumuha kami ng mga cube ng parehong laki na 70x40x50 mm mula sa iba't ibang mga materyales - metal, kahoy, bato at foam at tinimbang ang mga ito. At nakita nila na ang mga cube ay may iba't ibang mga timbang, at samakatuwid ay iba't ibang mga densidad.

Cube weight mula sa:

• bato - 264g.,
• polystyrene foam - 3 g.,
• metal - 1020 gr.,
• kahoy - 70 gr.

Mula dito napagpasyahan nila na kabilang sa mga cube, ang pinakasiksik na materyal ay metal, na sinusundan ng bato, kahoy at foam.

Karanasan 3

Ano ang mangyayari kung ang mga cube na ito ay inilagay sa tubig? Tulad ng makikita mula sa karanasan, lumubog ang bato at metal - ang kanilang density ay mas malaki kaysa sa density ng tubig, ngunit ang foam at kahoy ay hindi - ang kanilang density ay mas mababa kaysa sa density ng tubig. Nangangahulugan ito na ang anumang bagay ay lumulutang kung ang density nito ay mas mababa kaysa sa density ng tubig.

Samakatuwid, upang ang isang barko ay lumutang sa tubig, dapat itong gawin upang ang density nito ay mas mababa kaysa sa density ng tubig. Ipagpalagay na ginawa namin ito mula sa isang materyal na may density na mas mababa kaysa sa density ng tubig at hindi lumulubog - halimbawa, mula sa kahoy. Mula sa kasaysayan alam natin na ang mga tao ay unang gumawa ng mga balsa at pagkatapos ay mga bangka mula sa kahoy, gamit ang pag-aari ng kahoy - buoyancy.

Ngayon ay nakikita natin ang maraming barkong gawa sa metal, ngunit hindi ito lumulubog. Ang dahilan ay napuno ng hangin ang kanilang katawan. Ang hangin ay isang hindi gaanong siksik na sangkap kaysa sa tubig. Ang barko ay bubuo, kumbaga, isang kabuuang, kabuuang density ng hangin at metal. Bilang resulta, ang average na density ng barko, kasama ang malaking volume ng hangin sa katawan nito, ay nagiging mas mababa kaysa sa density ng tubig. Kaya naman hindi lumulubog ang isang mabigat na barko. Patunayan natin ito gamit ang karanasan.

Karanasan 4

Ibaba natin ang isang flat sheet ng metal sa tubig - agad itong lumubog, ngunit ang anumang sisidlan na may mga gilid ay nananatiling nakalutang - isang reserba ng buoyancy ay nabuo sa loob nito. Maaari ka ring maglagay ng load doon.

Gumagana rin ang kagamitang nagliligtas ng buhay: isang vest o bilog na isinusuot ng isang tao. Sa tulong nila, posibleng manatiling nakalutang hanggang sa dumating ang mga rescuer.

2. Buoyancy force

Bilang karagdagan, ang isang buoyant na puwersa ay kumikilos sa isang katawan na nalubog sa tubig. Sa figure nakita natin na ang mga puwersa ng presyon ay kumikilos sa katawan mula sa lahat ng panig:

Mga puwersang kumikilos sa pahalang na direksyon, i.e. sa sakay ng barko, tumbasan ang isa't isa. Ang presyon sa ibabang ibabaw - sa ibaba - ay lumampas sa presyon mula sa itaas. Bilang resulta, lumilitaw ang isang pataas na buoyant na puwersa.

Ito ay malinaw na nakikita mula sa sumusunod na karanasan.

Karanasan 5

Ang isang bola na may hangin sa loob, na nakalubog sa tubig, ay lumilipad palabas dito nang may lakas.

Ito ay kumikilos sa bola bilang isang buoyant force (Archimedes' force). Ito ang nagpapanatili sa barko na lumutang at nagpapahintulot sa barko na lumutang.

1-Mga pwersa sa pagpapanatili; 2-Ang presyon ng tubig sa barko

Ano ang nakasalalay sa pagkilos ng buoyant force?

Una- depende ito sa dami ng barko at ang pangalawa - sa density ng tubig kung saan lumulutang ang barko. Mas malaki ang puwersang ito, mas malaki ang volume ng nakalubog na katawan. Suriin natin ito gamit ang karanasan.

Karanasan 6

Naglalagay kami ng maliit na timbang sa isang lumulutang na tabla at lumubog sila. Ngunit ang volume ng isang inflatable boat ay mas malaki, at maaari pa itong suportahan ang ilang tao.

Pangalawa- nagbabago ang puwersa ng buoyancy sa pagtaas ng density ng tubig. Ang densidad ng tubig ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng pag-aasin ng napaka, napakarami.

Patunayan natin ito sa sumusunod na eksperimento.

Sa simula pa lamang ng paggawa ng mga barko, ang mga tao ay naglagay ng maraming pagsisikap sa pagsisikap na lumikha ng mga barko na hindi lumulubog. Ang mga unang barkong gawa sa kahoy ay mas magaan kaysa tubig. Ngunit ang pag-unlad ng agham at kaalaman sa mga batas ng pisika ay naging posible upang makabuo ng bakal at kahit na reinforced concrete ships.

Ang mga reinforced concrete na barko ay itinayo sa North America noong unang kalahati ng ika-20 siglo, nang may kakulangan sa bakal noong dalawang digmaang pandaigdig.

Ang mga batas ng pisika ay tumutulong sa isang barko na hindi lumubog

Ang buoyancy ng isang barko ay tinutukoy ng batas ni Archimedes: ang isang likido ay nagtutulak sa isang katawan na may puwersa na katumbas ng bigat ng likido sa dami ng bahagi ng katawan na nahuhulog dito. Ang pangunahing lansihin dito ay ang lakas ng tunog - kung mas malaki ang volume ng barko, mas makapal ang mga gilid ng metal nito na maaaring gawin at mas maraming karagdagang kargamento ang maaari nitong dalhin sa board habang nananatiling nakalutang. Nangyayari ito dahil ang pangunahing panloob na dami ng barko ay puno ng hangin, na 825 beses na mas magaan kaysa sa tubig. Ang hangin ang nagbibigay ng buoyancy ng barko.

Gamit ang parehong prinsipyo, ang mga submarino ay maaaring lumubog at lumubog - kapag lumubog, ang mga ballast tank ay napuno ng tubig, ang bangka ay nawawalan ng buoyancy at lumubog. Kapag umakyat, ang hangin ay ibinibigay sa kanila sa ilalim ng presyon, na nagpapalipat-lipat ng tubig. Sa parehong prinsipyo, ang isang metal na palanggana ay lumulutang sa bathtub - mayroong hangin sa loob nito, na sumasakop sa karamihan ng buong dami ng palanggana. Kung ang panloob na dami ng palanggana ay puno ng mga bato o metal, ito ay lulubog dahil ang bigat nito ay magiging masyadong malaki.

Mga solusyon sa engineering - katatagan ng barko

Ang buoyancy ng isang barko, ang kakayahang labanan ang mga puwersa ng hangin at alon, ay apektado ng prinsipyo ng pagkilos. Kung itatapon mo ang isang palanggana na tahimik na lumulutang sa isang bathtub sa isang ilog, ito ay malapit nang umagos sa tubig at malulunod, dahil ang hangin ay ikiling ito at ang mga alon ay hahampasin ito.

Ang isang bagay na katulad ay maaari ding mangyari sa isang barko kung ito ay may mababang katatagan. May mga kaso sa kasaysayan kung saan daan-daang pasahero ang nagtipon sa isang tabi dahilan upang gumulong at lumubog ang barko. Maraming barko ang nawala sa panahon ng bagyo dahil tumaob sila ng hangin at alon.

Ang katatagan ng barko ay ang kakayahang mapanatili ang isang matatag na posisyon sa tubig. Depende ito sa lugar kung saan matatagpuan ang sentro ng grabidad ng barko. Kung mas malapit ito sa ibabaw, mas madaling ibalik ang barko at hindi gaanong katatagan.

Iyon ang dahilan kung bakit ang mga modernong barko ay may pinakamabigat na yunit - mga makina ng pagpapaandar, mga generator, mga tangke na may mga reserbang tubig at gasolina - sa ibabang bahagi. Ang mga kargamento ay matatagpuan din doon. Alam ng mga mandaragat na sa isang barkong punong puno ng kargada, ang paggalaw ay hindi gaanong nararamdaman kaysa sa isang walang laman.

Upang ilipat ang center of gravity sa pinakamababa hangga't maaari, espesyal na binibigat ng mga designer ang kilya gamit ang mga lead pad. Sa mga sasakyang pang-sports, ang isang may timbang na kilya ay karaniwang nakakabit nang hiwalay sa ilalim ng sisidlan sa mga beam at tinatawag na isang outboard keel.

Ang katatagan ay malaki rin ang naiimpluwensyahan ng hugis ng gilid - ang mga sisidlan na may kalahating bilog na ilalim ay may pinakamaliit, habang ang mga sports trimaran, na may dalawang outrigger hull sa mga gilid, ang may pinakamalaking. Sa katunayan, ang pagkakaroon ng mga karagdagang suporta sa itaas na bahagi ng gilid ay nakakatulong na mapanatili ang katatagan, na pumipigil sa barko mula sa pagkiling. Ito ay kilala noong sinaunang panahon at sila ay nakakabit ng mga bigkis ng tuyong tambo sa tuktok ng gilid ng bangka. At ang mga modernong turista ay gumagamit ng inflatable cylinders para sa layuning ito, tinali ang mga ito sa mga gilid ng kayaks.

Mga ipinag-uutos na patakaran para sa isang mandaragat

Upang maiwasan ang paglilipat ng sentro ng grabidad, kapag nagkarga ng mga modernong barko, ginagamit ang mga programa sa kompyuter upang makatulong sa pagkalkula kung saan at kung gaano karaming kargamento ang maaaring ilagay upang mapanatili ang pagiging seaworthiness ng barko. Ang punong kapareha ay may pananagutan para sa tamang paglalagay ng kargamento. Siya ang nag-uutos sa pag-load at, alinsunod sa mga kalkulasyon, ang pinakamabigat na kargamento ay inilalagay sa mga hold, at ang mas magaan sa deck. Ang mga kargamento sa barko ay dapat na "lashed", iyon ay, nakatali. Ito ay kinakailangan upang sa panahon ng isang bagyo ay hindi ito gumulong sa paligid ng mga hold at hindi baguhin ang sentro ng grabidad ng barko.

Ang buong katawan ng barko ay nahahati sa mga selyadong compartment. Sa normal na kondisyon, ang mga partisyon sa pagitan ng mga compartment ay bukas. Kapag ang isang barko ay nakatanggap ng isang butas, ang kompartimento kung saan ito matatagpuan ay tinatakan ng hermetically sealed partitions upang hindi mapuno ng tubig ang buong katawan ng barko.

Sa panahon ng isang bagyo, mapanganib na iikot ang barko sa "tagilid", iyon ay, patagilid. Malaki ang posibilidad na tumaob ang barko ng malakas na alon. Delikado rin ang wave aft. Samakatuwid, sa panahon ng matinding bagyo, ang mga barkong dumadaan sa karagatan ay madalas na nagsisimulang igalaw ang kanilang mga busog laban sa mga alon, na umaalis sa nilalayon na landas - ito ang pinakaligtas na paraan para sa isang barko na makaligtas sa masamang panahon. At pagkatapos lamang ng pagtatapos ng bagyo ay bumalik sila sa nais na kurso.

Ang buoyancy at katatagan ng isang sisidlan ay ang mga pangunahing katangian nito na tumitiyak sa kaligtasan. Samakatuwid, ang mga alituntunin na makakatulong sa pagpapanatili sa kanila ay kinakailangang sundin. At palaging malugod na tinatanggap ang mga solusyon sa disenyo na makakatulong sa pagpapabuti ng mga ito.