Совет 1: Почему корабли не тонут

Кажется удивительным, что огромные океанские корабли держатся на плаву и не тонут. Если взять сплошной кусок металла и поместить его в воду, он немедленно пойдет ко дну. А ведь современные лайнеры тоже делают из металла. Чем объяснить их хорошую плавучесть? Тот факт, что металлический корпус судна способен удерживаться на поверхности воды, объясняется законами физики.

Почему не тонет корабль



Способность держаться на поверхности воды свойственна не только кораблям, но и некоторым животным. Взять хотя бы водомерку. Это насекомое из семейства полужесткокрылых уверенно чувствует себя на водной глади, перемещаясь по ней скользящими движениями. Такая плавучесть достигается благодаря тому, что кончики лапок водомерки покрывают жесткие волоски, которые не смачиваются водой.
Ученые и изобретатели надеются, что в будущем человек сможет создать транспортное средство, которое будет передвигаться по воде по принципу водомерки.


Но в отношении традиционных судов принципы бионики не действуют. Объяснить плавучесть корабля, сделанного из металлических деталей, сможет любой ребенок, знакомый с основами физики. Как гласит закон Архимеда, на тело, которое погружается в жидкость, начинает действовать выталкивающая сила. Ее величина равна весу воды, вытесняемой телом при погружении. Тело не сможет утонуть, если сила Архимеда превышает вес тела или равна ему. По этой причине корабль остается на плаву.

Чем больше объем тела, тем больше воды он вытесняет. Железный шар, опущенный в воду, тут же утонет. Но если его раскатать до состояния тонкого листа и сделать из него полый внутри шар, то такая объемная конструкция будет держаться на воде, лишь слегка в нее погрузившись.

Суда с металлической обшивкой строят таким образом, чтобы в момент погружения корпус вытеснял очень большое количество воды. Внутри корабельного корпуса имеется множество пустых областей, заполненных воздухом. Поэтому средняя плотность судна оказывается значительно меньше, чем плотность жидкости.

Как сохранить плавучесть судна?



Корабль держится на плаву, пока его обшивка исправна и не имеет повреждений. Но судьба судна окажется под угрозой, стоит ему получить пробоину. Сквозь прореху в обшивке внутрь судна начинает поступать вода, заполняя его внутренние полости. И тогда корабль вполне может затонуть.

Чтобы сохранить плавучесть судна при получении пробоины, его внутреннее пространство стали разделять перегородками. Тогда небольшая пробоина в одном из отсеков не угрожала общей живучести судна. Из отсека, который подвергался затоплению, с помощью насосов откачивали воду, а пробоину старались заделывать.
Хуже, если повреждалось сразу несколько отсеков. В этом случае судно могло утонуть из-за потери равновесия.


В начале XX века профессор Крылов предложил умышленно затапливать отсеки, расположенные в части судна, которая противоположна тем полостям, что подверглись затоплению. Корабль при этом несколько осаживался в воду, но оставался в горизонтальном положении и не мог утонуть в результате переворачивания.

Предложение морского инженера было столь необычным, что на него долгое время не обращали внимания. Только после поражения российского флота в войне с Японией его идею взяли на вооружение.

Совет 2: Почему тонут корабли

Современные океанские лайнеры по своим характеристикам выгодно отличаются от тех парусных судов, которые бороздили морские просторы несколько веков назад. Казалось бы, нынешние технологии должны обеспечить кораблям высокую живучесть и непотопляемость. Однако и теперь морские суда время от времени тонут. Причины морских катастроф могут быть самыми разными.
Инструкция
1
Современные суда оснащают самыми совершенными навигационными системами. Материалы, из которых изготовляют корпуса кораблей, отличаются высокой прочностью, устойчивостью к износу и повреждениям. Но время от времени в печати появляются печальные сообщения о гибели морских судов. Эти неприятности случались на море много веков назад, невозможно полностью исключить морские катастрофы и в XXI столетии.
2
Самая распространенная причина происходящих с кораблями катастроф заключается в пренебрежительном отношении экипажа к правилам мореходства. Опытные моряки знают, самое безопасное место для корабля – это суша. В море или океане корабль всегда подстерегают многочисленные неприятности. Особенно опасно плавание возле прибрежной полосы. Именно здесь чаще всего встречаются сильные течения, отмели и скалы, которые могут повредить судно.
3
Действительно, очень часто судно получает неустранимые повреждения, когда на полном ходу натыкается на препятствие. Обшивка корпуса достаточно крепка, но и она имеет предел прочности. Если судно получило серьезную пробоину, в трюм начинает поступать вода, которая заполняет отсеки. По этой причине судно теряет устойчивость и вполне может перевернуться.
4
Чтобы снизить вероятность затопления, внутреннее пространство современных кораблей стараются делить на герметичные отсеки, внутри которых устанавливают мощные насосы, способные откачать воду. Хуже всего, когда пробоина настолько велика, что помпы не могут справиться с нагрузкой. Большую прореху в обшивке заделать в море практически невозможно. Экипажу остается надеяться только на спасательные средства.
5
Любой корабль проектируется так, чтобы он имел определенный запас прочности и плавучести. Если поврежденное судно оказывается в океанских просторах в условиях сильного волнения или даже настоящего шторма, шансы на то, что корабль останется на плаву, уменьшаются. В условиях мощных волн некоторые суда, имеющие узкий и длинный корпус, вполне могут переломиться пополам. Итогом становится неминуемое погружение корабля под воду.
6
Еще одна из причин затопления корабля – неправильно размещенный и небрежно закрепленный груз. При шторме содержимое трюма вполне может переместиться в сторону, что нередко приводит к возникновению сильного крена. Если нагрузка на один из бортов становится критической, корабль способен опрокинуться набок и даже перевернуться вверх дном, после чего судно может пойти ко дну.
7
Полностью гарантировать безопасность при движении корабля по водным просторам нельзя. Но можно снизить вероятность трагедии, если неукоснительно соблюдать все правила вождения судов, выработанные многими поколениями мореходов, и с предельным вниманием отнестись к изменяющимся условиям, в которых проходит плавание.

Совет 3: Почему корабли плавают

Издревле человечество стремилось осваивать речные и морские просторы планеты. Первые ареалы расселения человека были образованы на берегах рек, озер, морей. Речные и морские пути – это первейшие транспортные магистрали, используемые человеком. Для освоения водных ресурсов развилась целая наука – судостроение. Постройка кораблей основана на целом комплексе наук и ремесел, опыте специалистов и технических достижениях

История судостроения


Историческая наука не может определить точных дат начала строительства судов. Но во многих письменных источниках упоминается о морских судах и существовании торговых путей, которые связывали между собой человеческие поселения. Эти свидетельства подтверждают высокие достижения древних кораблестроительных технологий. Первые простейшие суда изобрели задолго до колесной повозки.

В мифологии приведены детальные описания постройки кораблей. Уже примерно 2500 лет назад корабли различались по своему назначению - для перевозки грузов и для транспортировки пассажиров. Корабли приводились в действие шестами, веслами, парусами. Уже позднее стали строить судна для отдыха богатых людей. Основным материалом для постройки кораблей было дерево. Современные суда строят из металла, причем толщина каркаса может быть такой, что ее практически невозможно пробить.

Как корабль держится на воде


Способность корабля плавать в определенном положении определяется термином «плавучесть».
Плавучесть — свойство погруженного в жидкость тела оставаться в равновесии, не выходя из воды и не погружаясь дальше, то есть плавать.

Плавучесть судна обоснована тем, что сила тяжести судна уравновешивается выталкивающими силами воды, которые возникают в процессе гидростатического давления на корпус корабля. Эту взаимосвязь вывел в своем законе древнегреческий ученый Архимед. Выталкивающие силы воды зависят от плотности жидкости и объема корпуса корабля. Под действием этих сил корабль может двигаться.
Гидростатическое давление - это отношение сил к площади тела внутри любой жидкости, обусловленные весомостью жидкости.


Имеется несколько условий для плавания судна: если сила тяжести корабля больше гидростатического давления, то судно будет тонуть; если сила тяжести корабля равна гидростатическому давлению, то судно будет находиться в равновесии в любой точке жидкости, будет плавать внутри жидкости; если сила тяжести меньше гидростатических сил, то судно будет держаться на поверхности.

Корабли по своей массе действительно тяжелые, но у них достаточный запас воздуха внутри корпуса и высокие борта. Сила тяжести любого судна меньше гидростатических сил воды, поэтому корабли держатся на воде. Если превысить грузоподъемность судна, то сила тяжести будет больше воздействия гидростатических сил, и корабль затонет. Аналогичная ситуация возникнет, если судно получило пробоину. Корпус наполнится водой, сила тяжести увеличивается, корабль тонет.

Совет 4: Почему бревно не тонет в воде

Если бросить в воду маленький камешек или медную монетку, они немедленно пойдут ко дну. Почему же тогда массивное и тяжелое деревянное бревно не тонет, а всего лишь слегка погружается в воду? Здесь срабатывают законы физики. Способность предметов плавать на поверхности жидкости объясняется различиями в плотности веществ.

Что такое плотность



Под плотностью вещества в физике подразумевают физическую величину, в которой между собой соотносятся масса и объем какого-либо тела. Плотность – существенный и относительно постоянный признак вещества, который широко используется для распознавания различных материалов, природа которых на глаз не определяется.
Зная плотность вещества, можно установить массу тела.


Любые тела, которые окружают человека в повседневной жизни, состоят из разнообразных материалов или веществ. Людям в быту и производственной деятельности часто приходится иметь дело с металлами, древесиной, пластмассами, камнем и так далее. Каждый материал имеет свою плотность. По этой причине масса двух разных предметов, имеющих одинаковые объем, форму и размеры, но изготовленных из разных веществ, будет различной.

Почему не тонет бревно



Различия в плотности воды и древесины как раз и позволяют тяжелому и массивному бревну не тонуть, а уверенно держаться на поверхности. Дело в том, что при нормальных условиях плотность воды равна единице. А вот у дерева этот показатель гораздо ниже. Поэтому увесистый кусок сухого дерева удерживается на поверхности жидкости, совсем незначительно в нее погружаясь.

Однако при определенных условиях утонуть способно и дерево. Если бревно длительное время находилось в воде, оно постепенно пропитывается влагой и набухает. В этом случае плотность бревна изменяется и может превысить плотность жидкости. Это явление часто наблюдалось во время промышленного сплава бревен по воде, когда они перегонялись к месту переработки естественным путем, без применения транспорта.

На реках, в местах усиленного сплава леса, до сих пор можно обнаружить так называемые топляки. Это бревна, которые полностью или частично затонули, легли на дно или зависли в слегка подтопленном состоянии. Топляки доставляют много неприятностей рыболовам-любителям. Они также представляют опасность для судов, движущихся с высокой скоростью.
Подтопленное бревно, один конец которого выступает из воды, способно повредить обшивку корабля.


В природе произрастают также породы деревьев, называемых «железными», плотность которых превышает плотность воды. В качестве примера можно привести палисандр и парротию персидскую. Древесина этих растений очень плотная и отличается твердостью. Ткани таких деревьев обильно пропитаны маслами, что препятствует их гниению. Данные породы очень высоко ценятся, их широко применяют в производстве мебели. Вот только прокатиться на бревне из «железного» дерева не получится, оно неминуемо уйдет под воду.
Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500
к
Honor 6X Premium
новая премиальная версия
узнать больше