Чаму карабель не тоне: фізіка ў справе

А вы калі-небудзь задумваліся, чаму карабель не тоне? Калі пабудаваць плыт з драўніны, то ён зможа шчасна плысці па вадзе. Але калі змайстраваць яго з металу ці ж каменя, то ён пагрузіцца на дно. Растлумачыць падобнае з'ява не складзе працы. Бо шчыльнасць каменя або металу адрозніваецца ад шчыльнасці дрэва. Пра гэта распавядаюць на ўроках фізікі. Справа ў тым, што шчыльнасць дрэва значна менш, чым шчыльнасць металу. Пры гэтым паказчык выштурхоўваючай сілы вады значна вышэй, чым паказчык сілы цяжару, якая дзейнічае на плыт. З металам ж усе некалькі інакш. Яго шчыльнасць дастаткова высокая, і якая выштурхвае сіла не здольная пераадолець сілу цяжару. У выніку гэтага плыт тоне. Але чаму карабель не тоне зараз, калі вырабляюць іх менавіта з металу?

Калі абшаляваць дрэва

У былыя часы караблі будавалі толькі з драўніны. Але ўсё мяняецца. Цяпер судна будуюць з больш надзейнага і моцнага матэрыялу - металу. Але чаму карабель не тоне? Ён жа атрымліваецца цяжэй? У чым прычына? Можа, ўнутры судна больш драўніны, чым металу?

Калі ўзяць дрэва і абшаляваць яго вельмі тонкім ліставым металам, то канструкцыя не будзе тануць. Гэта з'ява можна растлумачыць, правёўшы некаторыя падлікі. Такім чынам, сярэдняя шчыльнасць канструкцыі будзе менш, чым шчыльнасць вады. Вось простыя лічбы. Калі ўзяць масу дрэва 100 кілаграм пры шчыльнасці ў 600 кілаграм на метр кубічны, а металічную ашалёўку вагой у 20 кілаграм і шчыльнасцю 7800 кілаграм на метр кубічны, то агульная вага судна будзе складаць усяго 120 кілаграм, а аб'ём - 0,168 метраў кубічных. Застаецца знайсці сярэднюю шчыльнасць канструкцыі. Для гэтага трэба масу падзяліць на аб'ём. У выніку атрымліваецца прыкладна 714 кілаграм на метр кубічны. Дадзены паказчык меншы, чым у вады. Гэта сведчыць аб тым, што драўлянае судна, папярэдне абабітае ліставым металам, тануць не будзе. Бо шчыльнасць вады складае 1000 кілаграм на метр кубічны.

сучасныя канструкцыі

Канструкцыя карабля досыць простая. Можна не абшываць дрэва металам. Дастаткова пакінуць ўнутры канструкцыі пустую паражніну, у якую вада трапляць не будзе. Вядома, гэта выраз крыху не правільна. Паражніну будзе запоўненая паветрам. Бо шчыльнасць гэтай сумесі рэчываў складае ўсяго 1,29 кілаграм на метр кубічны.

Вось чаму карабель не тоне, знаходзячыся на вялікай глыбіні. Бо ўнутры канструкцыі існуюць паражніны вялікіх памераў, якія запоўненыя паветрам. Дзякуючы гэтаму, шчыльнасць усяго карабля значна менш шчыльнасці вады. У выніку гэтага выштурхвае сіла трымае канструкцыю на плаву.

Чаму вада не трапляе ўнутр карабля

Вядома, калі ў паражніны патрапіць вада, то карабель непазбежна пойдзе на дно. Каб гэтага не адбылося, у той частцы канструкцыі, якая размяшчаецца пад вадой, робяцца перагародкі. У выніку ўтвараюцца адсекі. Пры гэтым робяцца яны герметычнымі. Дзякуючы гэтаму, вада, якая патрапіла ў адзін адсек, не можа трапіць у другі. Калі ж у корпусе з'явілася прабоіна, то судна да дна не пойдзе. Затоплены будзе толькі той адсек, куды паступае вада. Астатнія ж застануцца запоўненыя паветрам.

Як перавозяць грузы

Карабель, як правіла, мае вагу. І ён роўны масе вады, аб'ём якой займае судна ў моры. Вядома, акіянскі карабель наўрад ці будзе плаваць пустым. Звычайна з дапамогай судна перавозяць не толькі людзей, але і вялікія грузы. Пусты карабель важыць значна менш. Значыць, і абсякаць ў вадзе ён будзе неглыбока. Калі ж судна нагрузіць, то яно асядзе больш. Але чаму карабель не тоне нават з вялікім грузам?

Звычайна на корпусе судна праводзіцца рыса - ватэрлініі. Карабель не павінен апускацца пад ваду ніжэй гэтага паказальніка. У адваротным выпадку ён будзе перагружаны, і любая вялікая хваля можа затапіць канструкцыю.