Чому судно плаває?

Чому судно плаває?Для розуміння відповіді на питання "Чому судно плаває?" необхідно розуміти два поняття фізичних явища: виштовхувальна сила та густина.

 

Виштовхувальна сила — це  сила відкрита грецьким вченим, винахідником Архімедом, який першим сформулював закономірність, що: на тіло занурене у воду діє виштовхувальна сила, яка пропорційна вазі витистнутого об'єму цим тілом.

 

На зображенні видні сили, що діють на підводну частину корпусу судна, ті сили, що діють з боків 2 взаємокомпенсуються, а виштовхувальна сила 1, підтримує судно на плаву діє на днище та направленна в сторону поверхні води.

Хоча ще на початку XIX ст. старі "морські вовки" з дерев'яних вітрильників називали прибічників залізних суден фантазерами і дурнями. Переконані, що дерево і інші легкі матеріали можуть плавати, а залізо не може, вони не розуміли, що виштовхуюча сила не має ніякого відношення до густини металів, оскільки не густина металу порівнюється, а густина повітря.

Виштовхуюча сила – це сила, яка дозволяє тілу плавати. Якщо тіло важче, ніж рідина, витіснена його об'ємом, то воно опускається на дно. "Зависання" повністю зануреного в рідину тіла можливе тільки тоді, коли його вага дорівнює виштовхуючій силі. При плаванні тіла в рідині, тобто судна у воді, вага судна повинен знаходитися в рівновазі з виштовхуючою силою. Якщо судно навантажити додатково – наприклад, вантажем – воно занурюватиметься до тих пір, поки додаткова вага вантажу не дорівнюватиме вазі додатково витісненої води.

Мабуть у допитливих накльовується очевидне питання: "Як можна виміряти скільки води собою витісняє судно?" це можна зробити за допомогою такого експерименту в масштабі або формулами.

Чому судно плаває?

Густина води — представляє собою масу тіла, що розподілена в певному об'ємі. Густина прісної води приблизно складає 1,000 кг/м³, а морської води дещо вища, оскільки в ній міститься сіль і густина відповідно теж вища. В кожній частині світового океану своя солоність, наприклад густина води Балтійського моря – до 1,015 кг/м³, Північного, – до 1,025 кг/м³, Червоного, – до 1,044 кг/м³, Великого Солоного озера в США – до 1,230 кг/м³, Мертвого моря – до 1,278 кг/м³.

Густина води окремих морів має істотне значення для судноплавства, оскільки сила підтримки і, отже, осідання судна прямо пропорційні їй.

 

З вище сказаного випливає, що виштовхуюча сила збільшується зі збільшенням густини води. Отже, в морі, де вода солона (більша густина), виштовхуюча сила, що діє на судно більша, ніж в річці чи озері, де вода прісна і судно може перевозити більш важкі вантажі. За еталон прийнята густина прісної води, що складає 1000 кг/м³ при температурі +4ºC.