למה הספינה לא שוקעת: פיזיקה בפעולה

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

תהיתם פעם למה ספינה לא שוקעת? אם אתה בונה רפסודה של עץ, אז זה יכול לצוף בבטחה על המים. אבל אם אתה עושה את זה ממתכת או אבן, אז זה ישקע לתחתית. לא קשה להסביר את התופעה הזו. אחרי הכל, צפיפות האבן או המתכת שונה מצפיפות העץ. הם מדברים על זה בשיעורי פיזיקה. העובדה היא כי צפיפות העץ היא הרבה פחות מצפיפות המתכת. יחד עם זאת, המדד לכוח הציפה של המים גבוה בהרבה מהאינדיקטור לכוח הכובד הפועל על הרפסודה. עם מתכת, הדברים קצת שונים. הצפיפות שלו גבוהה מספיק כדי שכוח הציפה לא יוכל להתגבר על כוח הכבידה. כתוצאה מכך, הרפסודה שוקעת. אבל למה הספינה לא שוקעת עכשיו כשהן עשויות מתכת?

אם לנדן עץ

בימים עברו, ספינות נבנו רק מעץ. אבל הכל משתנה. כעת ספינות בנויות מחומר אמין ועמיד יותר - מתכת. אבל למה הספינה לא טובעת? האם הוא נהיה כבד יותר? מה הסיבה? אולי יש בפנים יותר עץ ממתכת?

אם אתה לוקח עץ ומעטף אותו בפח דק מאוד, המבנה לא ישקע. ניתן להסביר את התופעהלאחר ביצוע כמה חישובים. אז, הצפיפות הממוצעת של המבנה תהיה פחותה מצפיפות המים. להלן המספרים הפשוטים. אם ניקח מסה של עץ של 100 ק"ג בצפיפות של 600 ק"ג למטר מעוקב, ומעטפת מתכת במשקל 20 ק"ג וצפיפות של 7800 ק"ג למטר מעוקב, אז המשקל הכולל של הכלי יהיה רק 120 ק"ג, והנפח יהיה 0.168 מ"ק. נותר למצוא את הצפיפות הממוצעת של המבנה. כדי לעשות זאת, אתה צריך לחלק את המסה בנפח. התוצאה היא כ-714 קילוגרם למטר מעוקב. אינדיקטור זה קטן מזה של מים. זה מצביע על כך שכלי עץ, מצופה מראש בפח, לא ישקע. אחרי הכל, צפיפות המים היא 1000 קילוגרם למטר מעוקב.

עיצובים מודרניים

עיצוב הספינה די פשוט. אתה לא יכול לנדן עץ עם מתכת. מספיק להשאיר חלל ריק בתוך המבנה, שאליו מים לא ייכנסו. כמובן שהביטוי הזה מעט שגוי. החלל יתמלא באוויר. אחרי הכל, הצפיפות של תערובת החומרים הזו היא רק 1.29 קילוגרם למטר מעוקב.

לכן ספינה לא שוקעת כשהיא עמוקה. ואכן, בתוך המבנה יש חללים גדולים שמתמלאים באוויר. בשל כך, הצפיפות של הספינה כולה קטנה בהרבה מצפיפות המים. כתוצאה מכך, כוח הציפה שומר על המבנה צף.

למה מים לא נכנסים לתוך הספינה

כמובן, אם ייכנסו מים לחלל, הספינה תטבע בהכרח.כדי למנוע את זה, עושים מחיצות באותו חלק של המבנה שנמצא מתחת למים. כתוצאה מכך נוצרים תאים. במקביל, הם אטומים. בשל כך, מים שנכנסים לתא אחד לא יכולים להיכנס לתא השני. אם מופיע חור בגוף הספינה, הספינה לא תרד לתחתית. רק התא שאליו נכנסים מים יוצף. השאר יישארו מלאים באוויר.

איך סחורות מועברות

לאנייה בדרך כלל יש משקל. וזה שווה למסת המים, שנפחם תופסת הספינה בים. כמובן, ספינת אוקיינוס לא סביר שתפליג ריקה. בדרך כלל, בעזרת ספינה מובילים לא רק אנשים, אלא גם מטענים גדולים. ספינה ריקה שוקלת הרבה פחות. זה אומר שהוא לא ישקע עמוק במים. אם הספינה תהיה עמוסה, היא תטבע יותר. אבל למה הספינה לא שוקעת אפילו עם עומס גדול?

בדרך כלל, קו מצויר על גוף הספינה - קו המים. אסור לספינה לטבול מתחת למצביע זה. אחרת, הוא יהיה עומס יתר, וכל גל גדול עלול להציף את המבנה.