Комментарии преподавателя

1. Условия плавания судов. Характеристики судна

Рассмотрим условия плавания судов по рекам, озерам и морям.

Поставим небольшой опыт. Возьмем деревянный брусочек, положим на стол и подуем на него. Брусочек остается на месте. А теперь опустим его в широкую чашу с водой. Плотность дерева меньше плотности воды, поэтому действующая на него архимедова сила больше силы тяжести, и брусочек плавает на поверхности, частично погрузившись в воду. Подуем на него. Брусок скользит по поверхности воды.

Эту способность движения твердых тел по поверхности воды люди научились использовать тысячелетия назад. Первыми плавательными средствами были стволы деревьев, затем начали строить плоты и лодки. С течением времени размеры судов становились больше, появились парусные суда, пароходы, теплоходы.

В строительстве современных морских и речных судов применяют материалы, плотность которых больше плотности воды. Почему же эти сверхтяжелые корабли, танкеры, лайнеры, изготовленные из металла, держатся на поверхности воды и к тому же перевозят пассажиров и грузы?

Поставим еще один опыт. Возьмем пластинку металлической  фольги и опустим в воду. Фольга утонет. Из такого же куска фольги сделаем кораблик. Мы видим, кораблик плавает на поверхности. Что изменилось? Масса фольги осталась прежней, значит, действующая на него сила тяжести не изменилась. Но объем кораблика больше объема куска фольги, поэтому архимедова сила, действующая на него, увеличилась. Если архимедова сила равна силе тяжести, то тело плавает.

Будем нагружать наш кораблик. Он глубже погружается в воду и может даже утонуть, если масса груза окажется  очень большой для этого кораблика. Можем сделать вывод, что и на настоящие корабли нельзя помещать слишком много груза.

Известно, что тело плавает, если вес воды,  вытесненной его подводной частью, равен весу этого тела в воздухе.
Значит, если вес воды, вытесненной подводной частью судна, равен весу этого судна вместе с грузом в воздухе, то это судно будет плавать. Если же вес судна вместе с грузом окажется больше веса вытесненной воды, то судно утонет.

Чтобы знать, сколько груза можно погрузить на судно, ввели следующие характеристики.

-  Осадка – это глубина, на которую судно погружается в воду.

- Ватерлиния – красная линия на корпусе судна, показывающая наибольшую допустимую осадку судна.

- Водоизмещение – вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом.

- Грузоподъемность – вес полезного груза, перевозимого судном.

 

Нагружать судно можно только до тех пор, пока его осадка ниже ватерлинии.
Чтобы найти грузоподъемность, нужно из  веса вытесненной воды (водоизмещения)  вычесть вес самого судна. Pгруза = Pвыт.воды - Pсудна

2. Как плавают подводные лодки

А как плавают подводные лодки?

Для объяснения принципа плавания подводных лодок рассмотрим  опыт. Нальем в стакан газированную воду и опустим виноградинку. Плотность винограда больше плотности воды, поэтому она утонет. Но через некоторое время виноградинка, вся облепленная пузырьками воздуха, поднимется на поверхность.

Так же и подводные лодки. В них есть специальные балластные отсеки, которые заполняются водой при погружении.  Если же нужно подняться на поверхность, то сжатым воздухом вытесняют воду из этих отсеков. Средняя плотность лодки  при этом становится меньше плотности воды и лодка всплывает.

3. Краткие итоги по теме урока

ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ:

Если вес воды, вытесненной подводной частью судна, равен весу этого судна вместе с грузом в воздухе, то это судно будет плавать.

Осадка – это глубина, на которую судно погружается в воду.
Ватерлиния – красная линия на корпусе судна, показывающая наибольшую допустимую осадку судна.
Водоизмещение – вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом.
Грузоподъемность – вес полезного груза, перевозимого судном.

Нагружать судно можно только до тех пор, пока его осадка ниже ватерлинии. Чтобы найти грузоподъемность, нужно из веса вытесненной воды (водоизмещения) вычесть вес самого судна: Pгруза = Pвыт.воды - Pсудна

Домашняя работа

Задание 1. Ответь на вопросы.

1. О неумеющем плавать говорят: плавает как топор. Может ли топор все-таки плавать?
2. Терпящие бедствие клали иногда записку в бутылку, плотно закрывали ее и пускали «на волю волн». Почему пустая стеклянная бутылка плавает?
3. Какой вывод о средней плотности тела человека можно сделать из того, что человек может лежать на воде?
4. Почему плавают суда, изготовленные из материалов, плотность которых больше плотности воды?
5. Что такое ватерлиния? водоизмещение?

Задание 2. Реши ребус.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники:

http://znaika.ru/catalog/7-klass/physics/

 

Файлы