bierzesz łódź na wodzie, pływając po indyjskiej rzece w ciepłym słońcu. Ale czy kiedykolwiek zastanawiałeś się, jak ta łódź pozostaje na wodzie? Zwłaszcza biorąc pod uwagę cały ciężar, jaki trzyma?
dwie trzecie ziemi jest pokryte wodą. Świat byłby bardzo mały, gdybyśmy tylko wylądowali. Więc jak to jest, że możemy użyć tych ciężkich rzemiosł, aby unosić się na wodzie? Zacznijmy od podstaw.
Co To jest Łódź?
Łódź to pojazd, który może unosić się lub poruszać po zbiorniku wodnym, takim jak ocean, rzeka lub jezioro. Porusza się własną mocą, zwykle za pomocą silnika, lub za pomocą energii z elementów takich jak wiatr, fale lub słońce.
większość łodzi porusza się częściowo przez wodę, a częściowo nad wodą. Niektóre łodzie są w stanie podnieść się i poruszać po wodzie, jak poduszkowce i wodoloty. Inne poruszają się całkowicie pod wodą, jak okręty podwodne i podwodne, lub małe okręty podwodne.
więc jakie są różnice, które pozwalają im to zrobić?
dlaczego łodzie pływają (lub nie)
wszystkie łodzie nie zatapiają przez pływalność, akt pływalności. Gęstość obiektów jest tym, co zmusza je do unoszenia się lub zatapiania. Gęstość przedmiotu jest tym, ile waży jego pewna objętość. Jeśli obiekt jest gęstszy niż woda, w której się znajduje, zatonie. Jeśli obiekt jest mniej gęsty niż woda, w której się znajduje, będzie unosił się. Rozmiar obiektu nie ma znaczenia. Na przykład Złoty Pierścień zatonie, jeśli włożysz go do wody, ale kawałek plastiku wielkości boiska do piłki nożnej unosi się. Podstawową zasadą wyporu jest to, że przedmiot zatonie, jeśli waży więcej niż dokładnie tę samą objętość wody.
rodzaje wyporności
istnieją trzy rodzaje wyporności, dodatnie, ujemne i neutralne. Dodatnia Wyporność oznacza, że obiekt będzie unosił się na wodzie. Ujemna Wyporność oznacza, że obiekt zatonie. Neutralna Wyporność oznacza, że obiekt będzie unosił się na środkowej głębokości bez unoszenia się lub zatonięcia.
pomyśl o łodzi podwodnej. Okręt podwodny ma zbiorniki balastowe, które przyjmują wodę lub powietrze, aby podnosić i opadać w razie potrzeby. Jeśli zbiorniki są całkowicie wypełnione powietrzem, będzie unosić się w kierunku powierzchni, ponieważ zbiorniki będą ważyć mniej niż równa objętość wody. Jeśli zbiorniki są częściowo wypełnione powietrzem, będzie unosić się na środkowej głębokości bez unoszenia się lub zatapiania. Jeśli zbiorniki są całkowicie wypełnione wodą, łódź podwodna zatonie na dnie.
podczas gdy łódź podwodna jest albo na wodzie, albo pod wodą, większość łodzi częściowo unosi się i częściowo tonie w zależności od ich własnego ciężaru i tego, ile waży. Im większa suma tych dwóch ciężarów, tym niższa znajduje się w wodzie. Jednak łodzie mogą wytrzymać tylko tak dużą wagę przed zatonięciem.
zasada Archimedesa
grecki matematyk Archimedes jest ojcem pływalności. Po raz pierwszy wymyślił odpowiedź na floatation jakiś czas w III wieku pne. Legenda głosi, że otrzymał zadanie sprawdzenia, czy korona wykonana dla króla była z litego złota, czy tania podróbka częściowo wykonana z mieszaniny złota i srebra. Najbardziej popularna wersja legendy mówi, że Archimedes brał kąpiel i zauważył, że poziom wody rośnie, gdy zanurza się w wannie. Następnie zdał sobie sprawę, że jeśli upuści złotą koronę do wanny, wypchnie lub „wyprze” własną objętość wody z boku, skutecznie dając mu łatwy sposób pomiaru objętości złożonego obiektu.
zorientował się, że ważąc koronę, może łatwo obliczyć jej gęstość i porównać ją ze złotem. Gęstość obiektów to ich masa podzielona przez objętość. Gdyby gęstość korony była mniejsza niż złota, korona byłaby fałszywa.
później Archimedes wymyślił swoje słynne prawo fizyki, które dziś jest znane jako zasada Archimedesa. Prawo to mówi, że gdy coś spoczywa w wodzie, czuje siłę wznoszącą się, lub pływającą, równą ciężarowi wody, którą odpycha na bok lub wypiera. Jeśli obiekt jest całkowicie zanurzony w wodzie, skutecznie traci na wadze.
dlatego obiekty wydają się ważyć mniej pod wodą niż na suchym lądzie. Przykładem jest, jeśli weźmiesz gumową cegłę do nurkowania, cegłę używaną do treningu w basenie, będzie ona lżejsza pod wodą niż po wypłynięciu na powierzchnię. Otrzymujesz pomoc od sił pływających pod wodą.
następnym razem, gdy będziesz na łodzi z 321 Boat Club i zastanawiasz się, dlaczego jesteś w stanie pływać, pamiętaj o koncepcji pływalności i zasadzie Archimedesa.