Плавання тіл: умови плавання

Ми знаємо, що на будь-яке тіло, що знаходиться в рідині, діють дві сили, спрямовані в протилежні сторони: сила тяжіння і архімедова сила. Сила тяжіння дорівнює вазі тіла і спрямована вниз, архімедова ж сила залежить від щільності рідини і спрямована вгору. Як фізика пояснює плавання тіл, і які умови плавання тіл на поверхні і в товщі води?

Умова плавання тіл
Відповідно до закону Архімеда умова плавання тіл наступне: якщо сила тяжіння дорівнює архімедяної силі, то тіло може перебувати в рівновазі в будь-якому місці рідини, тобто плавати в її товщі. Якщо сила тяжіння менше сили Архімеда, то тіло буде підніматися з рідини, тобто спливати. У разі ж, коли вага тіла більше виштовхує його сили Архімеда, то тіло буде опускатися на дно, тобто тонути. Виштовхуюча сила залежить від щільності рідини. А ось буде тіло плавати або тонути залежить від щільності тіла, тому що його щільність збільшить його вагу. Якщо щільність тіла буде вище щільності води, то тіло потоне. Як же бути в такому випадку?

Щільність сухого дерева за рахунок порожнин, наповнених повітрям, менше щільності води і дерево може плавати на поверхні. А ось залізо і багато інших речовин значно щільніше води. Як же можливо будувати кораблі з металу і перевозити різні вантажі по воді в такому випадку? А для цього людина придумав невелику хитрість. Корпус корабля, який занурюється у воду, роблять об’ємним, а всередині цей корабель має великі порожнини, заповнені повітрям, які сильно зменшують загальну щільність корабля. Обсяг витісняється кораблем води, таким чином, сильно збільшують, збільшуючи виштовхуючу його силу, а щільність корабля в сумі роблять менше щільності води, щоб корабель міг плавати на поверхні. Тому кожен корабель має певний межа маси вантажів, який він може відвезти. Це називається водотоннажністю судна.

Розрізняють порожнє водотоннажність – це маса самого судна, і повна водотоннажність – це порожнє водотоннажність плюс загальна маса екіпажа, всього оснащення, запасів, палива і вантажів, яку може нормально відвезти дане судно без ризику потонути при відносно спокійній погоді.

Щільність тіла у організмів, що населяють водне середовище, близька до щільності води. Завдяки цьому вони можуть перебувати в товщі води і плавати завдяки подарованим їм природою пристосуванням – ластів, плавникам і пр. У пересуванні риб велику роль відіграє спеціальний орган – плавальний міхур. Риба може змінювати обсяг цього міхура і кількість повітря в ньому, завдяки чому її сумарна щільність може змінюватися, і риба може плавати на різній глибині, не відчуваючи незручностей.

Щільність людського тіла трохи більше щільності води. Однак, людина, коли у нього в легенях міститься деяка кількість повітря, теж може спокійно триматися на поверхні води. Якщо ж заради експерименту, перебуваючи у воді, ви видихніть все повітря з легенів, ви повільно почнете опускатися на дно. Тому завжди пам’ятайте, що плавати не страшно, небезпечно наковтатися води і впустити її в легені, що і є найчастішою причиною трагедій на воді.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Плавання тіл: умови плавання