iei o barcă pe apă, plutind pe râul Indian în soarele cald. Dar v-ați întrebat vreodată cum rămâne barca pe apă? Mai ales având în vedere toată greutatea pe care o deține?
două treimi din pământ este acoperit cu apă. Lumea ar fi foarte mică dacă am fi ținuți să aterizăm. Deci, cum se face că putem folosi aceste meserii grele pentru a pluti pe partea de sus a apei? Să începem cu elementele de bază.
ce este o barcă?
o barcă este un vehicul care poate pluti sau se poate deplasa pe un corp de apă, cum ar fi un ocean, un râu sau un lac. Se mișcă fie prin propria putere, de obicei folosind un motor, fie prin utilizarea puterii de la elemente precum vântul, valurile sau soarele.
majoritatea bărcilor se deplasează parțial prin apă și parțial deasupra apei. Unele bărci sunt capabile să se ridice și să se deplaseze deasupra apei, cum ar fi hovercrafts și hidrofoils. Alții se mișcă în întregime sub apă, cum ar fi submarinele și submersibilele sau submarinele mici.
Deci, care sunt diferențele care le permit să facă acest lucru?
de ce bărcile plutesc (sau nu)
toate bărcile nu se scufundă prin flotabilitate, actul plutirii. O densitate a obiectelor este ceea ce îl obligă să plutească sau să se scufunde. Densitatea unui obiect este cât de mult cântărește un anumit volum din acesta. Dacă obiectul este mai dens decât apa în care se află, se va scufunda. Dacă obiectul este mai puțin dens decât apa în care se află, va pluti. Dimensiunea obiectului este irelevantă. De exemplu, un inel de aur se va scufunda dacă îl puneți în apă, dar o bucată de plastic de dimensiunea unui teren de fotbal va pluti. Regula de bază a flotabilității este că un obiect se va scufunda dacă cântărește mai mult decât exact același volum de apă.
tipuri de flotabilitate
există trei tipuri de flotabilitate, pozitive, negative și neutre. Flotabilitatea pozitivă înseamnă că obiectul va pluti. Flotabilitatea negativă înseamnă că obiectul se va scufunda. Și flotabilitatea neutră înseamnă că obiectul va pluti la o adâncime mijlocie fără să plutească sau să se scufunde.
gândiți-vă la un submarin. Un submarin are rezervoare de balast care iau apă sau aer pentru a-l face să crească și să cadă după cum este necesar. Dacă rezervoarele sunt umplute complet cu aer, acesta va pluti spre suprafață, deoarece rezervoarele vor cântări mai puțin decât volumul egal de apă. Dacă rezervoarele sunt parțial umplute cu aer, acesta va pluti la o adâncime mijlocie fără să plutească sau să se scufunde. Dacă rezervoarele sunt umplute complet cu apă, submarinul se va scufunda în fund.
în timp ce un submarin se află fie deasupra apei, fie sub apă, majoritatea bărcilor plutesc parțial și se scufundă parțial în funcție de greutatea proprie și de greutatea pe care o transportă. Cu cât totalul acestor două greutăți este mai mare, cu atât se află mai jos în apă. Cu toate acestea, bărcile pot rezista atât de multă greutate înainte de scufundare.
principiul lui Arhimede
matematicianul grec Arhimede este tatăl flotabilității. El a venit pentru prima dată cu răspunsul la plutire ceva timp în secolul al III-lea î.hr. Legenda spune că i s-a dat sarcina de a afla dacă o coroană făcută pentru rege era din aur solid sau un fals ieftin realizat parțial dintr-un amestec de aur și argint. Cea mai populară versiune a legendei spune că Arhimede făcea baie și a observat că nivelul apei creștea în timp ce se cufunda în cadă. Apoi și-a dat seama că, dacă ar arunca coroana de aur în cadă, aceasta ar împinge sau „deplasa” propriul volum de apă din lateral, oferindu-i în mod eficient o modalitate ușoară de a măsura volumul unui obiect complex.
și-a dat seama că, prin cântărirea coroanei, ar putea să-i determine cu ușurință densitatea și să o compare cu aurul. O densitate a obiectelor este masa sa împărțită la volumul său. Dacă densitatea coroanei s-ar întâmpla să fie mai mică decât aurul, coroana ar fi falsă.
mai târziu, Arhimede a venit faimoasa sa lege a fizicii, care astăzi este cunoscută sub numele de principiul lui Arhimede. Această lege afirmă că atunci când ceva se odihnește în apă, simte o forță ascendentă sau plutitoare egală cu greutatea apei pe care o împinge sau o deplasează. Dacă obiectul este complet scufundat în apă, acesta își pierde efectiv greutatea.
acesta este motivul pentru care obiectele par să cântărească mai puțin sub apă decât atunci când sunt pe uscat. Un exemplu este dacă luați o cărămidă de scufundare din cauciuc, o cărămidă folosită pentru a vă antrena într-o piscină, se va simți mai ușoară sub apă decât atunci când va fi adusă la suprafață. Primești ajutor de la forța plutitoare de sub apă.
data viitoare când sunteți pe o barcă de la 321 Boat Club și vă întrebați de ce sunteți în stare să plutiți, amintiți-vă doar conceptul de flotabilitate și principiul lui Arhimede.