Почему корабли не тонут?

Вы когда-нибудь были на корабле и задавались вопросом, почему он не тонет? Ответ - плавучесть!

Вы когда-нибудь видели один из этих гигантских круизных лайнеров? Или грузовой корабль, заваленный контейнерами? А может, даже авианосец, забитый реактивными самолетами? Как эти огромные корабли могут ходить по воде? Вода гораздо менее плотная, чем сталь, из которой сделаны эти корабли. Так почему же эти корабли не тонут?

Что такое плавучесть?

Мы можем поблагодарить Архимеда за то, что он первым объяснил принцип этой загадки. Архимед был греческим ученым, родившимся в 287 году до нашей эры. Этот принцип известен как плавучесть или принцип Архимеда.

Принцип Архимеда гласит, что сила, действующая на объект в жидкости, равна весу жидкости, вытесненной объектом. Эта сила называется выталкивающей силой. Выталкивающая сила давит на объект вверх. Гравитация оказывает на объект направленную вниз силу (его вес ), которая определяется массой объекта. Таким образом, если сила, действующая вниз на объект под действием силы тяжести, меньше выталкивающей силы, объект будет плавать.

Как плавучесть связана с плотностью?

Если деревянный брусок размером один кубический сантиметр (1 см х 1 см х 1 см) поместить в сосуд с водой, количество вытесненной воды будет равно весу деревянного бруска. А что если блок такого же размера сделать из свинца? Свинец имеет гораздо более высокую плотность, чем древесина. Если свинцовый брусок объемом один кубический сантиметр поместить в сосуд с водой, то количество вытесненной воды будет равно весу свинцового бруска.

В случае дерева вес вытесненной воды невелик. Выталкивающая сила больше силы тяжести, поэтому дерево плавает. Свинец плотнее дерева. Это означает, что он содержит больше массы в том же объеме. Таким образом, свинец вытесняет больше воды, чем древесина. Сила тяжести, действующая на груз, превышает выталкивающую силу, поэтому свинец тонет.

Как плавучесть и плотность относятся к кораблям?

Как этот принцип можно применить к кораблям? Корабли — это огромные стальные суда. Корабль может иметь массу в сотни тысяч тонн. Сталь намного плотнее воды, так что можно подумать, что массивные стальные корабли утонут, верно? Ну, подумай еще раз! Что помогает кораблям держаться на плаву, так это их форма и то, что находится внутри них. Корабли — это не сплошные куски стали. Вместо этого они в основном представляют собой полые стальные оболочки. Внутри корабля есть все виды компонентов. Например, внутри могут находиться двигатель корабля, топливо и груз. Но самое главное, внутри корабля есть воздух!

Воздух внутри корабля гораздо менее плотный, чем вода. Вот что держит его на плаву! Средняя плотность всего объема корабля и всего, что внутри него (включая воздух), должна быть меньше такого же объема воды. Когда корабль находится в воде, он давит и вытесняет количество воды, равное его весу. Чем ближе общая плотность корабля к плотности того же объема воды, тем большее количество корабля будет находиться в воде. Если средняя плотность корабля больше плотности воды, то корабль утонет под поверхностью воды.

Когда корабль тонет, это происходит потому, что в него попадает вода. Это вытесняет воздух, делая среднюю плотность корабля больше, чем плотность воды. Одна из самых известных катастроф — крушение Титаника . Корабль столкнулся с айсбергом у южного побережья Ньюфаундленда в апреле 1912 года. Айсберг пробил несколько небольших отверстий в корпусе корабля, и вода попала в носовую часть. По мере того, как в корабль попадало больше воды, воздух вытеснялся. Это привело к тому, что корабль ушел на дно океана.

Как и любой другой корабль, который когда-либо затонул, Титаник в конечном итоге ушел на дно океана из-за потери плавучести!