Что называют осадкой судна физика 7
На чем основано плавание судов по воде. Действие силы Архимеда
Содержание:
Легко смириться с фактом, что небольшая деревянная лодка выдерживает вес пары взрослых мужчин с рыбацким снаряжением. Понять, как не тонут многотонные металлические боевые корабли и танкеры с контейнерами, человеческому мозгу сложно. Это до момента, пока у ребёнка нет знаний физических законов, объясняющих на чем основано плавание судов. Разберёмся, за счёт каких сил и явлений тяжёлые на первый взгляд предметы не тонут в жидкости, а масло всегда держится на поверхности воды.
Закон Архимеда
Уже тогда была известна формула вычисления объёма тел при известных массе и плотности. С весами проблемы не было, а определить объём сложного украшения крайне сложно, не переплавив его в слиток.
Архимед долго размышлял над задачами, пока не погрузился в ванную, откуда выплеснулась вода. Он понял, что собственное тело вытесняет столько жидкости, сколько само занимает в пространстве. Учёный выскочил из дома и без одежды с криком «Эврика» побежал к правителю поделиться соображениями. Он понял, что, погрузив в воду кусок золота, равный короне весом, можно определить факт обмана.
Инженер сделал открытие, носящее название закон Архимеда: погруженное в жидкость либо газ, тело выталкивается с силой, равной массе вытесненного телом жидкого или газообразного вещества. Эта выталкивающая сила называется гидростатической либо архимедовой. Действует она только в условиях гравитации, в невесомости – нет.
Если помещённое в жидкость тело плавает, значит значение выталкивающей силы по модулю больше гравитации.
Плавучесть судна
Плавание судов и воздухоплавание объясняются законом Архимеда. В покое давление в жидкости объясняется ударами перемещающихся молекул одна о другую. При погружении предмет вытесняет часть жидкости. Молекулы будут ударяться о предмет. Если боковые силы уравновешиваются, то оказываемое снизу давление выталкивает тело наверх. И с ростом глубины сила Архимеда растёт – чем глубже предмет, тем сильнее выталкивающая его сила.
Почему стальные судна, в разы плотнее воды, не тонут в ней? Количество вытесняемой ими жидкости равняется объёму находящегося в жидкости металла (корпуса) и воздуха, который содержится в нём. Сталь плотнее воды всего в 7,8 раз, а воздух – реже неё приблизительно в 770 раз. Фактическая плотность погруженного в воду корабля в разы меньше, чем воды, поэтому жидкость выталкивает его наверх.
Что такое масса воды, вытесняемая плавающим судном
Водоизмещение – масса воды, вытесняемой погруженной частью плавающего судна. Она весит столько, сколько корабль, независимо от габаритов. Водоизмещение оказывает влияние на загруженность судна, на дальности плавания судна не сказывается.
Что называют осадкой судна физика 7
1. Почему корабли не тонут?
Для постройки современных судов используют различные материалы, в основном металлы, имеющие по сравнению с водой большую плотность.
Однако суда не тонут, а держатся на воде и перевозят еще большие грузы.
Как для любого плавающего тела, так и для судна, справедливо, что тело вытесняет своей подводной частью столько воды, что вес этой воды равен весу тела в воздухе.
Вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.
Почему тонет железный гвоздь, но не тонет корабль из металла?
Плотность железа много больше, чем плотность воды.
Вес сплошного железного гвоздя оказывается больше, чем вес, вытесненной им воды.
У корабля, сделанного из того же железа, средняя плотность (за счет внутренних полостей в корпусе) значительно ниже, чем плотность железа.
Вес, правильно сконструированного корабля, оказывается меньше веса вытесненной им воды.
Сделайте сплошую железяку в форме этого же корабля, и она точно утонет.
Однако, если раскатать гвоздь в тонкий железный лист и согнуть его в форме лодочки, он точно поплывет.
2. Что такое осадка судна?
Глубину, на которую судно погружается в воду, называют осадкой.
Наибольшая допускаемая осадка отмечена на корпусе судна красной линией, называемой ватерлинией.
3. Меняется ли осадка корабля при переходе из реки в море или обратно?
Да, так как плотность пресной (1000 кг//м3)и морской воды (1030 кг/м3) различны.
4. Что называется водоизмещением судна?
Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватер линии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна.
Сейчас для перевозки нефти строят суда водоизмещением 5 000 000 кН (5 • 10 6 кН) и больше, т. е. имеющие вместе с грузом массу 500 000 т (5 • 10 5 т) и более.
5. Что показывает грузоподъемность судна?
Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то получим грузоподъемность этого судна.
Грузоподъемность показывает вес груза, перевозимого судном.
6. Как работает ареометр?
Приборы «ареометры» используются для измерения плотности жидкости.
Ареометр представляет собой стеклянную трубочку с расширением на конце.
Внутрь вставлена измерительная шкала, показывающая плотность жидкости.
В расширении на конце трубки запаян груз для равновесия.
Ареометр в зависимости от плотности жидкости погружается на большую или меньшую глубину.
Риска шкалы на уровне поверхности жидкости укажет плотность жидкости.
§ 53. Плавание судов
Суда, плавающие по рекам, озёрам, морям и океанам, построены из разных материалов с различной плотностью. Корпус судов обычно делают из стальных листов. Все внутренние крепления, придающие судам прочность, также изготовляют из металлов. Для постройки судов используют различные материалы, имеющие по сравнению с водой как бо́льшую, так и меньшую плотность.
Благодаря чему же суда держатся на воде, принимают на борт и перевозят большие грузы?
Опыт с плавающим телом (§ 51) показал, что тело вытесняет своей подводной частью столько воды, что вес этой воды равен весу тела в воздухе. Это справедливо и для любого судна.
Вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе или силе тяжести, действующей на судно с грузом.
Глубину, на которую судно погружается в воду, называют осадкой. Наибольшая допускаемая осадка отмечена на корпусе судна красной линией, называемой ватерлинией (от гол- ланд. ватер — вода).
Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом, называется водоизмещением судна.
Сейчас для перевозки нефти строят суда водоизмещением 5 000 000 кН (5 • 10 6 кН) и больше, т. е. имеющие вместе с грузом массу 500 000 т (5 • 10 5 т) и более.
Если из водоизмещения вычесть вес самого судна, то получим грузоподъёмность этого судна. Грузоподъёмность показывает вес груза, перевозимого судном.
Судостроение существовало ещё в Древнем Египте, Финикии, Древнем Китае.
В России судостроение зародилось на рубеже XVII—XVIII вв. Сооружались главным образом военные корабли, но именно в России были созданы первый ледокол, суда с двигателем внутреннего сгорания, атомный ледокол «Арктика» (рис. 159).
Вопросы
1 На чём основано плавание судов?
2. Что называют осадкой судна?
3. Что такое ватерлиния?
4. Что называют водоизмещением судна?
Упражнение 28
1. Как изменится осадка корабля при переходе из реки в море? Ответ объясните.
2. Сила тяжести, действующая на судно, 100 000 кН. Какой объём воды вытесняет это судно?
Задание
1. На рисунке 160 изображены два прибора, плавающие в воде, называемые ареометрами.
• П о я с н е н и е. Эти приборы используются для измерения плотности жидкости. Первый ареометр, изображённый на рисунке 160, а, предназначен для жидкостей, имеющих плотность меньшую, чем вода.
Деления на нём нанесены сверху вниз. Второй (рис. 160, б) — для жидкостей с плотностью большей, чем вода. Деления на нём нанесены снизу вверх. Цифрой 1000 обозначена плотность воды:
• а) Объясните действие таких приборов.
• б) Используя пробирку или деревянную палочку и кусочки свинца, изготовьте ареометры для жидкостей, имеющих плотности большую и меньшую, чем вода.
2. Налейте в стакан воды, введите в воду конец пипетки и выпускайте из неё понемногу воздух. Затем наберите в пипетку немного жидкого масла и пускайте его под водой по капле. Что вы наблюдаете? Сделайте вывод.
Что называют осадкой судна физика 7
Единое национальное тестирование
История Казахстана
Онлайн тесты и шпаргалки по истории Казахстана
Всемирная история
Онлайн тесты и шпаргалки по Всемирной истории.
Математика
Онлайн тесты и шпаргалки по математике.
Химия
Онлайн тесты и шпаргалки по химии.
Физика
Онлайн тесты и шпаргалки по физике.
Биология
Онлайн тесты и шпаргалки по биологии.
География
Онлайн тесты и шпаргалки по географии.
Русский язык
Онлайн тесты и шпаргалки по русскому языку.
Готовые работы
ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ
КУРСОВЫЕ РАБОТЫ
МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
ОТЧЕТЫ ПО ПРАКТИКЕ
После прохождения любого типа студенческой практики (учебной, производственной, преддипломной) требуется составить отчёт. Этот документ будет подтверждением практической работы студента и основой формирования оценки за практику. Обычно, чтобы составить отчёт по практике, требуется собрать и проанализировать информацию о предприятии, рассмотреть структуру и распорядок работы организации, в которой проходится практика, составить календарный план и описать свою практическую деятельность.
Мы поможет написать отчёт о прохождении практики с учетом специфики деятельности конкретного предприятия.
Новости сайта
Обучение по государственному образовательному заказу (магистратура)
Комплексное тестирование проводилось с 3 по 7 декабря текущего года. 10 декабря текущего года текущего года начинается прием заявлений для участия в конкурсе по присуждению государственных образовательных грантов на подготовку магистров.
Для участия в конкурсе на присуждение государственного образовательного гранта на подготовку магистров поступающий до 18:00 часов (по местному времени) 14 декабря подает заявление через виртуальную приемную комиссию любой организации высшего и послевузовского образования (далее – ОВПО). Поступающие в магистратуру в заявлении указывают одну группу образовательных программ и до 3-х (трех) ОВПО.
На обучение по государственному образовательному заказу на конкурсной основе зачисляются лица, набравшие наивысшие баллы по КТ и (или) вступительному экзамену и (или) творческих экзаменов: 1) для научно-педагогической магистратуры с казахским или русским языком обучения, в том числе по группам образовательных программ, требующих творческой подготовки, по группам образовательных программ, требующих знания арабского языка – не менее 75 баллов; 2) для профильной магистратуры с английским или с казахским или русским языком обучения – не менее 50 баллов.
Содержание:
Условия плавания тел:
Вы уже знаете, что на погружённое в жидкость тело действуют две силы: сила тяжести 
Под действием этих сил тело будет двигаться в сторону большей силы. При этом возможные следующие случаи:
Рассмотренные условия плавания тел в каждом случае определяются соотношением между плотностями жидкости и погружённого тела.
Подводная лодка, опустившись на илистое дно, иногда с трудом может оторваться от него. Такое присасывание лодки ко дну возникает в том случае, когда лодка прижимается к грунту так, что между нею и грунтом нет воды. Значит, вода не давит на его нижнюю часть, т. е. не возникает выталкивающей силы.
Для выполнения подводных работ используют водолазные костюмы (рис. 145).
Пользуясь аквалангом, изобретённым известным исследователем морских глубин французским учёным Жаком-Ивом Кусто, человек может долго находиться в воде и свободно плавать (рис. 146).
Для исследования морей и океанов на больших глубинах используют батисферы и батискафы. Батисфера (от греческих слов батис — глубокий и сфера) — это очень прочный стальной шар с иллюминаторами (окнами) из толстого стекла. Внутри шара находятся исследователи, поддерживающие связь с кораблём. Батисферу опускают на стальном тросе.
Батискаф (от греческих слов батис — глубокий; скафос — судно) отличается от батисферы тем, что он не удерживается на тросе, а имеет собственный двигатель и может свободно перемещаться на больших глубинах (до 11 км) в любых направлениях (рис. 147).
Тело, имеющее меньшую плотность, чем некоторые жидкости, по-разному погружается в них. Это явление используют в ареометрах (от греческих слов араиос — жидкий и метрео — измеряю) — приборах для измерения плотности жидкости по глубине их погружения. Любой ареометр — это стеклянный поплавок в виде трубки с делениями и грузом внизу (рис. 148, а). Он погружается в жидкость тем глубже, чем меньше плотность жидкости. В нижней части ареометра может быть термометр для измерения температуры исследуемой жидкости.
Ареометры имеют ещё и другое название; их називають денсиметрами (от латинских слов денсус — густой и метрео). Денсиметрами можно измерять плотности жидкостей от 0,7 до 2,0 На рисунке 148, б изображены денсиметры разных видов:
Плавающее тело своей подводной частью вытесняет воду. Вес этой воды равней силе тяжести, действующей на это тело. Это справедливо и для любого судна. Вес воды, которую вытесняет подводная часть судна, равен силе тяжести, действующей на судно с грузом.
Все суда погружаются в воду на определённую глубину, называемую осадкой. Максимально допустимую осадку обозначают на корпусе судна красной линией, называемую ватерлинией (от голландского слова ватер — вода). Кроме ватерлинии на судах делают и другие пометки, обозначающие уровни погружения судна в разных морях и океанах в зависимости от времени года (рис. 149).
Это связано с тем, что плотность воды в различных местах Мирового океана разная, кроме того, она ещё зависит и от температуры воды (летом плотность меньше, чем зимой).
Каждое судно имеет свое водоизмещение. Водоизмещение судна — это вес вытесненной судном воды, равный силе тяжести, действующей на судно с грузом при его погружении в воду.
Наибольшие суда используют для перевозки нефти, их называют танкерами. Водоизмещение таких судов достигает 5 ООО ООО ООО Н.
Свыше 200 лет отделяют нас от первых воздушных полётов человека. 5 мая 1783 г. — первая публичная демонстрация полёта оболочки, наполненной горячим воздухом. 21 ноября того же года французские изобретатели братья Жозеф и Этьенн Монгольфье осуществили первый полёт воздухоплавателей (рис. 150).
А через 10 дней французский физик Жак Шарль отправился в путешествие по воздушному океану на аэростате собственной конструкции, оболочка которого была наполнена водородом. Этот аэростат стал прообразом дирижаблей.
Для исследования верхних слоёв атмосферы на метеорологических станциях запускают небольшие, диаметром 1—2 м, воздушные шары-зонды (рис. 151). Они поднимаются на высоту до 35—40 км. К ним подвешивают приборы, посылающие по радио сигналы о высоте полёта, давлении, температуре воздуха. По направлению и скорости полёта шара можно определить направление и силу ветра на разных высотах. Сведения, получаемые с таких зондов, очень важны для прогнозирования погоды.
На рисунке 152 изображён управляемый летательный аппарат, который легче воздуха — дирижабль.
Этот аппарат приводят в движение винты, которые вращаются двигателями. Существенный недостаток аппаратов такого типа заключается в том, что их оболочка наполняется огнеопасным газом водородом. Воздушные шары, стратостаты, дирижабли, зонды поднимаются вверх за счёт того, что они наполнены газами, которые легче воздуха, и на них действует выталкивающая сила.
Кстати:
Условия плавания тел
Согласно закону Архимеда, на все тела, погруженные в жидкость, действуют выталкивающие силы, значение которых зависит от объемов этих тел и плотности жидкости. Таким образом, если тела имеют равные объемы, то и выталкивающие силы, действующие на них в данной жидкости, будут равными. Почему же тогда одни тела тонут в воде, а другие плавают?
Почему тела плавают или тонут
Для примера возьмем два шарика одинакового объема, но один металлический, а другой деревянный. Взвешивание их покажет, что вес деревянного шарика меньше веса металлического. Всплытие деревянного шарика, погруженного в жидкость, показывает, что равнодействующая силы тяжести и силы Архимеда направлена вверх, в направлении действия силы Архимеда. Таким образом, в этом случае сила Архимеда больше силы тяжести (рис. 112).
В случае с металлическим шариком равнодействующая направлена вниз, поскольку сила тяжести больше силы Архимеда (рис. 113).
При равности сил Архимеда и тяжести, действующих на погруженное в жидкость тело, равнодействующая равна нулю (рис. 114). Следовательно, в этом случае погруженное в жидкость тело будет находиться в равновесии в любой точке жидкости.
Однако измерить силу тяжести или силу Архимеда во всех случаях невозможно или это неудобно. Поэтому предсказать поведение тела в жидкости можно не всегда. Чтобы найти выход, сделаем расчеты.
Когда тела тонут в жидкости
Тело тонет, если его средняя плотность больше плотности жидкости.
На каждое тело в жидкости действуют две силы: сила Архимеда 
и сила тяжести 
Для случая, когда тело тонет в данной жидкости:
Налитая в стакан с водой ртуть опускается на дно (рис. 115).
Подобным образом различные суда могут плавать по поверхности воды. Вес воды, вытесненной подводной частью судна, равен весу самого судна. Очевидно, что чем больший вес судна, тем больше глубина его погружения в воду.
Когда тела плавают в жидкости
Тело плавает, если его средняя плотность меньше плотности жидкости.
Если тело плавает, то 
или 
Отсюда
Налитое в стакан подсолнечное масло всплывает на поверхность воды, так как его плотность меньше плотности воды (рис. 116). Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть в таблицу значений плотности на с. 53.
Плавание судов
Человек издавна мечтал о преодолении водного пространства. Сначала он приспосабливал для этого деревянные колоды, плоты, а затем начал строить деревянные лодки и корабли.
Для изготовления современных суден используют различные металлы. Из металла изготавливается корпус судна, его конструктивные элементы. Вместе с этим большой объем судна не заполнен металлом. Поэтому его средняя плотность меньше плотности воды.
При погружении нижней части судна в воду возникает сила Архимеда, равняющаяся весу вытесненной воды. При условиях плавания эта сила всегда равна весу судна. Если судно нагружают, его вес увеличивается, и оно начинает погружаться в воду. Чем глубже погружается судно, тем большей становится сила Архимеда. Когда она будет равной весу судна, оно прекращает погружаться. Глубину, на которую погружается судно в воду, называют осадкой судна.
Численно водотоннажность равна силе тяжести, действующей на судно с грузом. Самая большая водотоннажность у современных танкеров. Она достигает 5•10 6 кН и больше. Вместе с грузом масса этих суден 500 000 т и больше.
Если от водотоннажности вычесть вес судна, то получим вес груза, который это судно может перевезти. Это грузоподъемность судна.
Водный транспорт очень удобен и экономически выгоден. Перевозка грузов водным транспортом значительно дешевле, чем другими видами транспорта. Поэтому для дальнейшего его развития необходимо создавать более совершенные суда и одновременно заботиться о состоянии водных артерий страны, которым очень вредят промышленные выбросы и загрязнения (отходы) с судов.
При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org
Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи
Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей
Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.
Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.