berete loď na vodě, plovoucí po indické řece v teplém slunci. ALE Přemýšleli jste někdy, jak ta loď zůstává na vrcholu vody? Zvláště s ohledem na veškerou váhu, kterou drží?
dvě třetiny země jsou pokryty vodou. Svět by byl mocný malý, kdybychom byli drženi jen přistát. Tak jak je možné, že můžeme použít tyto těžké řemesla plavat na vrcholu vody? Začněme se základy.
co je to loď?
loď je vozidlo, které se může vznášet nebo pohybovat po vodní hladině, jako je oceán, řeka nebo jezero. Pohybuje se buď vlastní silou, obvykle pomocí motoru, nebo pomocí energie z prvků, jako je vítr, vlny nebo slunce.
většina lodí se pohybuje částečně vodou a částečně nad vodou. Některé lodě jsou schopny zvednout a pohybovat se na vrcholu vody, jako jsou vznášedla a křídlové lodě. Jiní se pohybují zcela pod vodou jako ponorky a ponorky nebo malé ponorky.
jaké jsou tedy rozdíly, které jim to umožňují?
proč lodě plují (nebo ne)
všechny lodě zabraňují potopení vztlakem, aktem plovoucí. Hustota objektů je to, co ji nutí buď plavat, nebo klesat. Hustota objektu je, kolik váží určitý objem. Pokud je objekt hustší než voda, ve které je, potopí se. Pokud je objekt méně hustý než voda, ve které je, bude plavat. Velikost objektu je irelevantní. Například zlatý prsten se potopí, pokud jej vložíte do vody, ale kus plastu o velikosti fotbalového hřiště bude plavat. Základním pravidlem vztlaku je, že objekt se potopí, pokud váží více než přesně stejný objem vody.
typy vztlaku
existují tři typy vztlaku, pozitivní, negativní a neutrální. Pozitivní vztlak znamená, že objekt bude plavat. Negativní vztlak znamená, že se objekt potopí. A neutrální vztlak znamená, že objekt bude plavat ve střední hloubce bez plovoucí nebo potopení.
myslete na ponorku. Ponorka má balastní nádrže, které přijímají vodu nebo vzduch, aby podle potřeby stoupaly a padaly. Pokud jsou nádrže zcela naplněny vzduchem, bude plavat směrem k povrchu, protože nádrže budou vážit méně než stejný objem vody. Pokud jsou nádrže částečně naplněny vzduchem, bude plavat ve střední hloubce bez plovoucí nebo potopení. Pokud jsou nádrže zcela naplněny vodou, ponorka klesne na dno.
zatímco ponorka je buď na vrcholu vody nebo pod vodou, většina lodí částečně pluje a částečně se potápí podle své vlastní hmotnosti a toho, jakou váhu nese. Čím větší je součet těchto dvou závaží, tím nižší je ve vodě. Lodě však vydrží jen tolik váhy, než se potopí.
Archimédův princip
řecký matematik Archimedes je otcem vztlaku. Poprvé přišel s odpovědí na floatation někdy ve třetím století před naším letopočtem. Legenda říká, že dostal za úkol zjistit, zda koruna vyrobená pro krále byla z masivního zlata nebo levného padělku částečně vyrobeného ze směsi zlata a stříbra. Nejoblíbenější verze legendy říká, že Archimedes se koupal a všiml si, že hladina vody stoupá, když se ponořil do vany. Pak si uvědomil, že pokud upustil zlatou korunu do vany, vytlačilo by to nebo „vytlačilo“ svůj vlastní objem vody ze strany, což by mu umožnilo snadno měřit objem složitého objektu.
přišel na to, že vážením koruny mohl snadno zjistit její hustotu a porovnat ji se zlatem. Hustota objektů je její hmotnost dělená objemem. Pokud by hustota koruny byla nižší než Zlatá, Koruna by byla falešná.
později Archimedes přišel s jeho slavným fyzikálním zákonem, který je dnes známý jako Archimédův princip. Tento zákon říká, že když něco spočívá ve vodě, cítí se vzhůru, nebo vztlaková síla rovná hmotnosti vody, kterou tlačí stranou, nebo vytěsňuje. Pokud je objekt zcela ponořen do vody, účinně ztrácí váhu.
to je důvod, proč se zdá, že objekty váží méně pod vodou než když jsou na souši. Příkladem je, pokud si vezmete gumovou potápěčskou cihlu, cihla používaná k tréninku v bazénu, bude se cítit lehčí pod vodou, než když se dostane na povrch. Dostáváte pomoc od vznášející se síly pod vodou.
až budete příště na lodi z 321 Boat Clubu a budete se divit, proč jste schopni plavat, Vzpomeňte si na koncept vztlaku a Archimédova principu.