за счет чего корабль держится на воде и не тонет

Почему самолет не падает, а корабль не тонет

Если запустить в воздух бумажный самолетик, он немного покружится и упадет. Упадёт и любой тяжелый предмет, который мы подбросим. А если положить камень или кусочек металла на воду, то он просто опустится на дно. Почему же тогда тяжелые самолеты не падают, а огромные корабли не тонут? У них есть свои секреты.

Как самолеты держатся в воздухе

Люди создали летательные аппараты, наблюдая за птицами: не падать самолетам помогают те же самые законы физики и те же приспособления, что и пернатым.

Большую роль играют крылья: снизу их делают ровными, а сверху – выпуклыми. Благодаря такой форме воздух, проходящий под крылом, давит на на него больше, чем воздух над крылом. Возникает так называемая подъемная сила, которая буквально выталкивает самолет вверх. Когда эта сила становится больше веса самолета, он взмывает в воздух. Представьте, насколько она большая, если большой самолет весит от 50 тонн – это вес десяти слонов. Пока действует подъемная сила, самолет не упадет.

Но эта сила будет держать летающий транспорт в воздухе, пока он движется. Попробуйте подбросить мяч: он будет лететь, пока есть скорость, и чем она выше, тем дольше он будет лететь. То же самое с самолетом: чтобы держаться в воздухе, ему нужно набрать нужную скорость и продолжать движение. Самолет не взлетит, пока не наберет скорость, которая требуется для взлета. Здесь задействуется другая сила: сила тяги, которую создает двигатель внутри самолета, – именно это и направляет его вперед. И чем большую скорость набирает самолет, тем сильнее воздух его выталкивает.

Получается, что самолет не падает благодаря особой форме, которая помогает ему парить в воздухе, и скорости полета, которую обеспечивает двигатель.

Как корабли держатся на воде

Секрет плавательных средств не только в воде, но и в воздухе, который в сотни раз легче воды. Корабли строят так, чтобы внутри было много пространств, заполненных воздухом, который будет держать корабль на воде, не давая ему пойти ко дну.

Это можно проиллюстрировать на простом опыте: положите на воду металлическую пластину – она сразу же утонет. Но если вы опустите на воду миску из того же металла, она будет оставаться на плаву, даже если вы положите в нее что-то еще. Причина все та же: в ней есть воздух.

Физика объясняет такой эффект тем, что в воде тонут предметы, плотность которых выше воды. И наоборот: не тонут предметы, плотность которых ниже. Металл плотнее воды, но если из него сделать предмет и наполнить его воздухом, его плотность будет ниже, и он будет держаться на поверхности.

Кроме того, на любой предмет в воде действует выталкивающая сила – сила Архимеда. Чем больший объем воды корабль вытесняет своим объемом, погруженным в воду, тем больше сила, которая давит на него снизу, выталкивая на поверхность. Эта сила равна весу вытесненной воды.

Получается, что корабль не тонет благодаря объему воздуха, который в нем находится.

Но попробуйте заполнить миску из нашего примера предметами – и она затонет. Точно так же с кораблем, именно поэтому есть строгие нормативы по весу груза, которое можно взять на борт.

На самолетах тоже действуют правила провоза багажа: есть определенная взлетная масса, превышать которую нельзя. Так что еще один секрет того, почему самолет не падает, а корабль не тонет, в его правильном весе и послушных пассажирах.

Источник

Почему корабли не тонут

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.

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.

Источник

Почему корабль не тонет? Простое объяснение непростого вопроса

В настоящее время кораблестроение хорошо развито. Громадные стальные и железные суда бороздят просторы океана. Однако у многих возникает вопрос: почему корабль не тонет? Ведь его масса огромна, и он должен утонуть сразу же, как только окажется на воде.

Почему корабль не тонет? Физика в кораблестроении

Для того чтобы объяснить такое интересное явление, необходимо обратиться к закону великого ученого Архимеда. Закон звучит следующим образом: жидкость выталкивает любые тела с такой силой, которая равняется весу жидкости в объеме погруженной в нее части тела. Если говорить более простыми словами, то звучит это примерно так: чем больше площадь корабля, тем тяжелее он может быть и при этом не утонуть. А значит, большая площадь позволяет использовать такие тяжелые материалы, как сталь или железобетон, которыми и пользовались США для кораблестроения в начале 20-го века.

К тому же большая площадь дает возможность нагружать судно грузом. Плавучесть корабля поддерживается объемом воздуха, который заключен в объем всего судна. Стоит отметить, что воздух в 825 раз легче, чем вода. Это же и является ответом на вопрос, почему корабль не тонет. Ведь именно из-за образования так называемой воздушной подушки и при использовании закона Архимеда удается строить стальные судна, которые не уходят под воду.

Почему корабль не тонет? Инженерная часть

Кроме закона Архимеда и принципа воздушной подушки, инженеры кораблестроения используют еще кое-что. Это называется принцип рычага. Он обеспечивает плавучесть судна, а также его способностью сопротивляться ветру и волнам. Проектирование корабля можно рассмотреть на обычном тазике, плавающем в ванной. Если оставить предмет в небольшом объеме воды, то плавать он будет постоянно, а вот если перенести его в речку и пустить по воде, то через определенный период тазик наполнится жидкостью из-за ветра и волн и, естественно, утонет.

Этот же принцип сработает и на громадном стальном корабле, если он будет характеризоваться малой остойчивостью. Ею называют способность корабля сохранять устойчивую позицию на воде. Зависимость этого показателя происходит от того места, в котором расположен центр тяжести судна. Чем выше поднимается этот центр, тем легче будет ветру и волнам перевернуть судно.

Это говорит о том, что остойчивость малая. Именно по этой причине все современные судна строятся с расчетом на то, что все тяжелые части вроде ходовых двигателей и т. д. располагаются в нижней части судна. Строительство кораблей также проходит с небольшим нюансом. Чтобы увеличить остойчивость и уменьшить риск потопления судна, конструкторы оборудуют дно корабля специальными свинцовыми накладками, которые исполняют роль утяжелителей.

Правила морехода

Управление судном

Источник

Исследовательская работа в начальной школе на тему «Почему корабли не тонут?»

Выполнили:
Дергилёв Максим,
Гузиёв Игорь
ученики 3 класса

В современных условиях роль проектной и учебной исследовательской деятельности существенно возрастает. Важно не просто передать знания школьнику, а научить его овладевать новым знанием, новыми видами деятельности. Учебное исследование поддерживает мотивационно-смысловую составляющую жизни обучающихся, которая реализуется через самостоятельный познавательный поиск. Учебное проектирование формирует способности к планированию собственной деятельности, построению жизненных планов во временной перспективе. В ходе исследования учащиеся открывают новые знания и пути их открытия, а в ходе проектирования используют эти знания как средство решения практически значимых ситуаций. Проектная работа способствует воспитанию самостоятельности, инициативности, ответственности, повышению мотивации и эффективности учебной деятельности. Таким образом, создание условий для реализации проектной и исследовательской деятельности – задача современной образовательной организации.

Это особенно актуально в процессе перехода на Федеральный государственный образовательный стандарт, отличительной особенностью которого является его деятельностный характер, ставящий главной целью развитие личности школьника. Основы проектной и исследовательской деятельности закладываются в начальной школе. От современной школы требуются особых усилия по формированию комплекса условий для организации проектной и исследовательской деятельности обучающихся (начиная с 1-го класса).

І. Введение

1.1. Обоснование выбора темы работы

1.2. Цели и задачи работы

Цель:выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть и не переворачиваться; можно ли построить дом на воде?

1. Собрать и проанализировать информацию о плавучести тел.

2. Провести опыты, объясняющие условия, при которых тела плавают в воде.

1.3. Построение гипотез, определение методов исследования, составление плана работы

Что, еслипостроить плавучий дом.

ІІ. Основная часть

2.1. Проверка гипотез с использованием научной литературы

Мы летом отдыхали на речке и замечали странную вещь. Когда мы пытались нырнуть и задержаться на дне, то у нас ничего не получалось. Какая –то сила выталкивала тела вверх.Что это за сила?

Мы решили обратиться к литературе.Оказывается, когда-то давно древнегреческий учёный Архимед исследовал проблему плавучести тел и сформулировал закон: на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости.

Мы узнали от учителя физики, что есть тела легче воды, есть тяжелее. Одни тонут, а другие нет.

Предметы могут тонуть или не тонуть в зависимости от того, какова плотность материала, из которого сделан предмет и какова плотность жидкости.

Из энциклопедии мы узнали о том, что корабль имеет продолговатую форму, чем-то напоминающую глубокую тарелку. Палубы на корабле закрывают его как крышки.

Корабли строят так, чтобы они в воде не тонули

Когда судно идёт без груза, оно высоко сидит в воде.

Даже полностью гружёное судно не тонет. Потому что его контроль-отметка – грузовая ватерлиния – всегда находится над водой.

Корабли строят так, чтобы они в воде не тонули

Днище корабля специально делают такой формы, что когда корабль наклоняется вбок, он волей – неволей стремится опять выпрямиться.

Палубы на корабле закрывают его нутро как хорошие крышки. Поэтому вода не попадает в него, и даже в самый сильный шторм корабль не становится заметно тяжелее. Конечно, если надежно задраены палубные люки.

2.2. Проверка гипотез экспериментальным путём

Для проверки наших гипотез нами были проделаны следующие опыты.

Предположим,что корабль имеет особенности строения, которые позволяют ему не тонуть.

I. Материал, из которого изготовлен корабль, не даёт ему тонуть.

Вывод:пробковые и деревянные тела вода выталкивает, а металлические и стеклянные – нет.“Плавучесть” корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен.

А корабль сделан из стали. И он плавает.

Гипотеза не подтвердилась!

II. Корабль не тонет, потому что имеет особую форму.

Следующий опыт, который был нами проведён “Предел плавучести”.

Опустим крышку кастрюли на воду сначала в горизонтальном положении, а потом вертикально. В горизонтальном положении крышка не тонет, а в вертикальном сразу идёт ко дну. (Приложение 1)

Вывод:плавучесть предмета зависит от его плотности. Корабль не тонет, так как имеет большой объём.

Ещё один опыт, который подтверждает особенность строения корабля: “Строение”

1. Сделаем из пластилина лодочку и пустим в воду. Лодочка держится на воде.

2. Вытащим лодочку, сомнём в комок и опустим в воду. Комок пластилина опустился на дно. (Приложение 1)

Вывод:плавучесть предмета зависит от его формы. Непотопляемость корабля зависит от его строения.

III. Определённые секреты строения корабля.

Для подтверждения этой гипотезы нами были проведены следующие опыты: 1. “Сила воды”

1. Возьмём крупный фрукт, например, гранат. Привяжем к нему тонкую резиновую нить так, чтобы гранат висел на нити. Затем взвесим его с помощью безмена.

2. Опустим гранат, подвешенный на резинке, в сосуд с водой. (Приложение 1)

Вывод: Вода выталкивает предметы. На корабль, погружённый в воду, действует выталкивающая сила.

1. Наполнили стакан водой и опустили яйцо. Яйцо опустилось на дно.

1. Стали добавлять в воду соль (понемногу) до тех пор, пока яйцо полностью не всплыло. От соли плотность воды увеличилась. (Приложение 1)

Вывод: солёная вода плотнее пресной, поэтому выталкивающая сила воды больше в солёной воде.

“Плавучесть” корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен.

Корабли не тонут, потому что на них действует выталкивающая (подъемная) сила по закону Архимеда, направленная вверх и равная весу жидкости, вытесненной кораблем.

Корабль будет находиться на плаву до тех пор, пока его вес будет меньше или равен весу вытесненной им жидкости, что достигается, в том числе, и наличием прослойки воздуха в отсеках корабля.

Выталкивающая (подъемная) сила зависит от плотности жидкости. Следовательно, в море, где вода солёная (с большей плотностью), выталкивающая сила, действующая на корабль больше, чем в реке или озере, где вода пресная.

Корабли специально строят такой формы и такого строения, чтобы они не тонули.

Узнав всё это, мы решили, что можно построить плавучий дом.

Наши эскизы с учётом всех особенностей строения. (Приложение 2)

Заглянув в Интернет, мы нашли фотографии домов на воде (Приложение 2)

ІІІ. Заключение

Мы нашли ответ на свой вопрос “Почему корабли не тонут?”. Первая гипотеза наша не подтвердилась, вторая и третья подтвердились, но мы узнали много нового про кораблестроение, про свойства воды, про закон Архимеда.

Конечно, есть еще много того, что мы не понимаем, например, физические понятия, законы, формулы, но думаем, в старших классах мы сможем разобраться в этих вопросах подробнее.

А сейчасмы сможем рассказать своим друзьям и одноклассникам о своих открытиях.

Источник

Исследовательская работа «Почему корабли не тонут?»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЕЖИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования Республики Крым «Малая академия наук «Искатель»

Республиканский конкурс исследовательских работ и проектов учащихся младшего школьного возраста «Я – исследователь» в 2019 году

Направление: техника и технологии

Почему корабли не тонут?

обучающийся 3 класса

«Ялтинская средняя школа № 12

с углубленным изучением

городской округ Ялта

учитель начальных классов

«Ялтинская средняя школа № 12

с углубленным изучением

городской округ Ялта

ГЛАВА 1. Корабль – сложное изобретение человека

1.1. Исторические сведения о кораблях

1.2. Строение корабля

ГЛАВА 2. Практическая часть

2.1. Опыт № 1 «Влияет ли материал, из которого сделан корабль, на его плавучесть?»

2.2. Опыт № 2 «Воздух легче воды?»

2.3. Опыт № 3 «Эффект рассола»

2.4. Опыт № 4 «Чем больше тело, погружённое в воду, тем больше воды оно вытесняет»

2.5. Опыт № 5 «Влияние формы на плавучесть корабля»

2.6. Опыт № 6 «Больше площадь – больше груза»

2.7. Опыт № 7 «Почему под воздействием волн корабли не переворачиваются?»

Мы живём в Крыму, а именно в городе Ялта, на берегу Чёрного моря. Очень часто я наблюдаю, как в наш порт приплывают корабли, а вдоль берега проплывают экскурсионные катера и яхты.

С момента присоединения Крыма к России с каждым годом кораблей становится всё больше. И я начал задумываться – почему корабли и большие, и маленькие, которые перевозят груз, которые перевозят людей, плавают по морю и не тонут.

Цель моего исследования заключается в том, чтобы выяснить, почему корабли не тонут.

Для достижения цели нужно выполнить ряд задач:

1. Изучить историю появления кораблей.

2. Рассмотреть строение корабля.

3. Собрать и изучить информацию о причинах, по которым корабли не тонут;

4. Провести опыты, которые смогут объяснить, почему корабли плывут по морю и не тонут.

Гипотеза: существует несколько факторов, влияющих на то, что корабли не тонут. А именно:

корабли не тонут, потому что имеют особую форму;

корабли не тонут, потому что сделаны из определённых материалов;

вода оказывает своё влияние на непотопляемость кораблей.

Объект моего исследования: корабль и по каким причинам он держится на воде.

Предмет моего исследования: вода и различные материалы, помещённые в неё.

Методы исследования: изучение литературы по теме и её анализ; проведение опытов; оценка результатов проведённых опытов, обобщение полученного материала.

Практическая значимость: результаты моего исследования будут использованы на школьных уроках.

ГЛАВА 1. Корабль – сложное изобретение человека

1.1. Исторические сведения о кораблях

Рассматривая такой интересный предмет, как история кораблестроения, очень важно смотреть не только на достижения в этой сфере за последние десятилетия, но и на самые первые попытки древних людей совершать морские путешествия. Океан, большая вода всегда привлекали людей и заставляли их стремиться за горизонт в поисках пропитания, лучшей судьбы, открытия новых торговых путей. Именно поэтому даже в самой древней истории человечества уже встречаются первые заметки о тогдашнем кораблестроении и попытках смельчаков отправиться в далекие странствия. Кто первым изобрел лодку, парус, весла и прочие атрибуты данной сферы – сказать совершенно невозможно, так как проследить подобное не представляется возможным.

Считается, что прообраз паруса появился в глубокой древности, когда человек только начал строить лодки и отважился выйти в море. Вначале парусом служила просто натянутая звериная шкура. Стоявшему в лодке человеку приходилось обеими руками держать и ориентировать ее относительно ветра.

Уже на древнейших дошедших до нас изображениях кораблей египетской царицы Хатшепсут можно видеть деревянные мачты и реи, а также штаги (тросы, удерживающие от падения назад мачту), фалы (снасти для подъема и спуска парусов). Следовательно, появление парусного судна надо отнести к доисторическим временам. Многое свидетельствует о том, что первые большие парусные корабли появились в Египте, и Нил был первой многоводной рекой, на которой стало развиваться речное судоходство. Каждый год с июля по ноябрь могучая река выходила из берегов, заливая своими водами всю страну. Селения и города оказывались отрезанными друг от друга подобно островам. Поэтому суда были для египтян жизненной необходимостью. Позже появились быстроходные корабли с парусами и вёслами, вскоре корабли стали оснащаться паровыми двигателями. 19 век принёс паровые машины, которые стали более важным фактором, нежели направление и скорость ветра, а также количество гребцов. Обшивка корпусов начала делаться из металла, что повысило их прочность. Именно в это время, в 1807 г., появился первый пароход. Русский инженер Александровский придумал в 1865 году торпеду − новый вид вооружения, который стал незаменим на большинстве тогдашних судов. И старинные лодки, и современные лайнеры – всё это удивительные изобретения человека, о которых всегда хочется узнать побольше.

1.2. Строение корабля

У любого корабля имеются основные его части: корпус, нос и корма; обычно он имеет продолговатую форму, напоминающую глубокую посуду. Палубы на корабле закрывают его как крышки. На корабль наносится специальная линия – ватерлиния (контрольная отметка, до которой можно загружать судно). Если её видно над поверхностью воды, то значит, что всё в порядке; если эта линия находится под водой, то вероятнее всего будет затопление корабля. (Приложение 2)

Если говорить о корабле вообще, будь то военный корабль или гражданское судно, то корпус его представляет собой водонепроницаемое тело обтекаемой формы, полое внутри. Корпус обеспечивает плавучесть судна и является базой или платформой, на которой монтируется оборудование или вооружение в зависимости от назначения корабля.

Тип судна обуславливает и форму корпуса, и его размеры. Корпус корабля состоит из набора и обшивки. Переборки и палубы – это элементы, присущие определенным типам судов. Обшивка может быть изготовлена из дерева, как в древности и сегодня, пластмасс, сваренных между собой или склепанных стальных листов или даже железобетона.

Палубы называются по расположению на судне нижней, средней и верхней. Количество палуб зависит от размеров судна, его назначения и конструкции. Речные суда и суда смешанного плавания имеют одну главную или верхнюю палубу. Морские, как, например, пассажирское судно, три палубы. Круизный лайнер может иметь значительно больше палуб. Например, на «Титанике» их было четыре. Самый новый лайнер «Royal Princess» имеет девятнадцать палуб.

Строение корабля военного или гражданского судна подразумевает наличие водонепроницаемых отсеков, которые увеличивают его непотопляемость. Внутренние вертикальные стенки (переборки) выполняются водонепроницаемыми, разделяющими по длине внутренний объем корабля на отсеки. Они препятствуют заполнению водой всего внутреннего объема при повреждении в подводной части корабля и распространению пожара. Отсеки корабля, в зависимости от назначения, имеют свои названия. Главные силовые установки устанавливаются в отсеке, который называется моторным или машинным отделением. Машинное отделение от котельного отделяется водонепроницаемой перегородкой. Грузы перевозят в грузовых отсеках (трюмах). Жилые помещения для экипажа и пассажиров называют жилыми и пассажирскими трюмами. Топливо хранится в топливном отсеке.

Строение корабля – не только корпус и надстройки, это еще и судовые устройства, специальное оборудование и палубные механизмы, обеспечивающие эксплуатацию судна. Без рулевого или якорного устройства не представляют корабль даже люди, далекие от кораблестроения.

Все современные суда оборудованы сложным навигационным оборудованием для определения направления движения (курса) и глубин, измерения скорости хода и обнаружения препятствий в тумане или встречных судов. Внешняя и внутренняя связь на корабле осуществляется с помощью радиооборудования: радиостанций, ультракоротковолновых радиотелефонов, судовых телефонных станций.

Судовые помещения, сколько бы их ни было на судне, делятся на несколько групп. Это жилые помещения для команды (офицерские каюты и матросские кубрики) и для пассажиров (каюты различной вместимости).

Общественные помещения – это салоны, кинозалы, рестораны, библиотеки. Например, круизный лайнер Oasis of the Seas на борту имеет 20 ресторанов, настоящий ледовый каток, казино и театр, рассчитанный на 1380 зрителей, ночной клуб, джаз-клуб и дискотеку. К санитарно-хозяйственным помещениям относятся прачечные, душевые, ванные комнаты, бани, а также кухни, всевозможные кладовые и подсобные помещения.

В служебные помещения пассажирам обычно доступ запрещен. Это помещения, в которых осуществляется управление судном, или находится радиооборудование, машинное отделение, мастерские, кладовые для запчастей и других судовых запасов.

ГЛАВА 2. Практическая часть

2.1. Опыт № 1 «Влияет ли материал, из которого сделан корабль, на его плавучесть?»

Чтобы это выяснить, я взял 5 предметов: из железа, из пластика, из дерева, из пластилина и из стекла. Поочерёдно погружал их в воду, как оказалось, предметы из металла, стекла и пластилина утонули, а из дерева и пластмассы – нет. (Приложение 3)

Источник