du tager en båd på vandet, der flyder ned ad den indiske flod i den varme sol. Men har du nogensinde spekuleret på, hvordan den båd forbliver på toppen af vandet? Især i betragtning af al den vægt, den holder?
to tredjedele af jorden er dækket af vand. Verden ville være mægtig lille, hvis vi blev holdt til bare at lande. Så hvordan er det, at vi kan bruge disse tunge håndværk til at flyde oven på vandet? Lad os starte med det grundlæggende.
Hvad er en båd?
en båd er et køretøj, der kan flyde eller bevæge sig på en vandmasse som et hav, flod eller sø. Det bevæger sig enten ved sin egen kraft, normalt ved hjælp af en motor, eller ved at bruge strøm fra elementerne som vind, bølger eller solen.
de fleste både bevæger sig en del gennem vandet og en del over vandet. Nogle både er i stand til at løfte op og bevæge sig oven på vandet som svævefly og hydrofoils. Andre bevæger sig helt under vandet som ubåde og undervandsfartøjer eller små ubåde.
så hvad er forskellene, der giver dem mulighed for at gøre dette?
hvorfor både flyder (eller ikke)
alle både holder sig fra at synke gennem opdrift, handlingen med at flyde. En objekttæthed er det, der tvinger den til enten at flyde eller synke. Tætheden af et objekt er, hvor meget et bestemt volumen af det vejer. Hvis genstanden er tættere end det vand, den er i, synker den. Hvis objektet er mindre tæt end det vand, det er i, flyder det. Objektets størrelse er irrelevant. For eksempel vil en guldring synke, hvis du lægger den i vand, men et stykke plastik på størrelse med en fodboldbane flyder. Den grundlæggende regel for opdrift er, at et objekt synker, hvis det vejer mere end nøjagtigt det samme volumen vand.
typer af opdrift
der er tre typer opdrift, positiv, negativ og neutral. Positiv opdrift betyder, at objektet vil flyde. Negativ opdrift betyder, at objektet vil synke. Og neutral opdrift betyder, at objektet flyder i en mellemdybde uden at flyde eller synke.
tænk på en ubåd. En ubåd har ballasttanke, der tager vand eller luft ind for at få den til at stige og falde efter behov. Hvis tankene er fyldt helt med luft, vil det flyde mod overfladen, fordi tankene vil veje mindre end den samme mængde vand. Hvis tankene er delvist fyldt med luft, flyder den i en mellemdybde uden at flyde eller synke. Hvis tankene er fyldt helt med vand, vil ubåden synke til bunden.
mens en ubåd enten er oven på vandet eller under vandet, flyder de fleste både delvist og synker delvist efter deres egen vægt og hvor meget vægt den bærer. Jo større summen af disse to vægte er, jo lavere sidder den i vandet. Bådene kan dog kun modstå så meget vægt, før de synker.
Archimedes’ princip
græsk matematiker Archimedes er far til opdrift. Han kom først med svaret på floatation et stykke tid i det tredje århundrede fvt. Legenden siger, at han havde fået jobbet med at finde ud af, om en krone lavet til kongen var massivt guld eller en billig falsk delvist lavet af en blanding af guld og sølv. Den mest populære version af legenden siger, at Archimedes tog et bad og bemærkede, at vandstanden steg, da han nedsænkede sig i karret. Han indså derefter, at hvis han faldt guldkronen i badekarret, ville den skubbe ud eller “fortrænge” sin egen mængde vand på siden, hvilket effektivt gav ham en nem måde at måle volumenet af et komplekst objekt på.
han regnede ud, at ved at veje kronen kunne han nemt finde ud af dens tæthed og sammenligne det med guldet. En objekttæthed er dens masse divideret med dens volumen. Hvis kronens tæthed tilfældigvis var lavere end guldet, ville kronen være falsk.
senere Archimedes kom op hans berømte lov om fysik, som i dag er kendt som Archimedes’ princip. Denne lov siger, at når noget hviler i vand, føles det en opadgående eller flydende kraft, der svarer til vægten af vandet, som det skubber til side eller fortrænger. Hvis objektet er helt nedsænket i vand, mister det effektivt sin vægt.
derfor synes objekter at veje mindre under vand, end de gør, når de er på tørt land. Et eksempel er, hvis du tager en gummi dykkersten, en mursten, der bruges til at træne med i en pool, det vil føles lettere under vand, end det vil, når det bringes til overfladen. Du får hjælp fra den flydende kraft under vand.
næste gang du er ude på en båd fra 321 Boat Club, og du spekulerer på, hvorfor du er i stand til at flyde, skal du bare huske begrebet opdrift og Archimedes’ princip.