Почему корабль не тонет
Екатерина Щукина
Конспект занятия «Почему не тонут корабли»
Тема : «Почему не тонут корабли ?» .
Программное содержание : Закрепить знания детей о водном транспорте, свойствах воздуха. Развивать логическое мышление, умение рассуждать, высказывать свои предположения, аргументировать свои высказывания, познавательную активность.
Материалы : иллюстрации различных моделей кораблей и пароходов ; прозрачная ёмкость с водой; металлические предметы : скрепки, магнит, ножницы, чайная ложка, ключ, две баночки из-под леденцов, одна из которых с парусом; поднос, бумажные веера.
Ход занятия : В начале занятия педагог обращает внимание детей на иллюстрации с изображением кораблей , размещенные на доске.
Ребята, сегодня на занятии мы с вами поговорим о транспорте. Но для начала разгадайте загадку :
Ходит город-великан
На работу в океан.
О чём эта загадка? (о пароходе, корабле )
Совершенно верно. Сегодня на занятии мы будем говорить с вами о кораблях . Посмотрите внимательно на доску. Что такое изображено на всех иллюстрациях, вывешенных на доске? (корабль , пароход, парусник, лодка, катер)
Как одним словом можно назвать их всех? (водный транспорт)
-Почему все они относятся к водному транспорту? (все они передвигаются по воде)
Для чего нужен водный транспорт? (перевозить грузы, пассажиров, путешествовать)
Вспомните, из чего раньше строили корабли и лодки ? (из дерева)
Из чего строят корабли теперь ? (из металла)
Как вы думаете, почему ?
Дети высказывают свои предположения.
Ребята, посмотрите. Здесь на подносе у меня лежат какие-то предметы (педагог показывает лежащие на подносе скрепки, магнит, ножницы, чайную ложку, металлическую баночку из-под леденцов и предлагает детям назвать их).
Ребята, как вы думаете, какое отношение все эти предметы имеют к кораблям ? Что между ними общего? (все они также как и корабли сделаны из металла )
Чем отличаются эти предметы между собой?
Какими свойствами обладает металл? (он твёрдый, тяжёлый, тонет в воде) .
Если мы опустим эти предметы в воду, они поплывут? (нет) Почему ? (они тяжёлые)
А давайте попробуем.
Поочередно дети опускают предметы с подноса в воду и наблюдают за тем, что с ними происходит.
Что с ними произошло? (они утонули , пошли ко дну)
Значит, мы можем сделать вывод, что металлические предметы не обладают плавучестью, тонут . Но посмотрите на наши иллюстрации с кораблями . Они тоже построены из металла, и гораздо больше по размеру, однако плавают. Как такое возможно? Почему корабли , построенные из металла, не тонут ? (его волны держат, они большие, и т. д.)
Педагог показывает детям металлическую баночку из-под леденцов.
Это наш с вами кораблик . Он, как и настоящие корабли , сделан из металла. Как вы думаете, он поплывёт? (нет) Почему ?
Педагог опускает банку в воду.
-Почему она не тонет ?
Дети высказывают свои предположения, аргументируя их.
Ребята, что находится внутри нашего кораблика (банки? (Воздух)
А внутри больших кораблей воздух есть ? Где он находится? Влияет ли воздух на их плавучесть? Как?
В кораблях тоже есть воздух , который держит их на плаву. А почему тогда утонули другие металлические предметы? (в них нет воздуха)
-Почему воздух держит корабли на плаву ? (он легче воды)
И всё же, иногда случаются кораблекрушения , и корабли тонут , идут ко дну. Как вы думаете, почему это происходит ?
Как вы думаете, влияет ли на это погода? Как влияет? (сильный ветер и волны)
«….Ветер по морю гуляет
И кораблик подгоняет .
Он бежит себе в волнах
На раздутых парусах…»
Когда погода портится, на море начинается шторм, буря. А что такое шторм? Буря? (сильный ветер, гроза, большие волны)
Как влияет сильный ветер на то, что корабли тонут ? (рвёт паруса)
Как влияет вода на то, что корабли идут ко дну ? (волны заливают корабль )
Но мы же с вами выяснили, что корабли не тонут потому , что их держит на плаву воздух. Почему же тогда во время шторма происходит с кораблями , что они могут пойти ко дну?
Дети выдвигают свои предположения.
Давайте мы посмотрим, как влияет сильный ветер на плавучесть кораблей .
Педагог предлагает детям взять веера и начать сильно махать на «кораблик » и понаблюдать, что при этом происходит.
Что происходит с кораблём при сильном ветре ? (начинается шторм, буря и «кораблик терпит кораблекрушение )
Как вы думаете, а что сильнее влияет на то, что корабли терпят кораблекрушение : вода или ветер? Почему ? (они равны по силе)
В конце занятия педагог подводит итог.
Какой серьёзный вопрос мы сегодня выясняли на нашем занятии ? (почему не тонут корабли )
И почему же они не тонут ? (в полостях корабля содержится воздух . Он легче воды, поэтому держит корабль на плаву )
Публикации по теме:
12 Апреля-День космонавтики!Этот праздник мы помним с самого детства. И наверное не секрет,что каждый из нас когда то в далеком детстве мечтал.
Конспект непрерывной образовательной деятельности «Корабли для путешествия» 1. Введение в ситуацию. Дидактические задачи: мотивировать детей на включение в игровую деятельность. Воспитатель собирает детей около.
КОНСПЕКТ НОД В СТАРШЕЙ ЛОГОПЕДИЧЕСКОЙ ГРУППЕ ПО ИЗОДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ПЛАСТИЛИНОГРАФИЯ, РИСОВАНИЕ) Тема: «КОРАБЛИ КАЧАЮТСЯ НА ВОЛНАХ».
Конспект образовательной деятельности по ИЗО в подготовительной группе (аппликация) «Корабли на рейде» Цель:Упражнять в вырезании и составлении изображения предмета (корабля,корабля,передавая основную форму и детали. Закреплять умение детей.
Конспект занятия по конструированию из мелкого строительного материала «Корабли» в подготовительной группе детей с ЗПР Цель: научиться моделировать из геометрических фигур и конструировать по модели различные виды судов. Пр. зад. : формировать умения детей.
Вот уже третий год в нашем детском саду проводится военный парад, посвященный Великой Победе в ВОВ «Мы этой памяти верны». Начинается он.
Согласно историческим сведениям, судостроение появилось еще во времена Древнего Египта и Древнего Китая. Уже тогда корабли использовались для перевозки товаров и в военных целях. Также в истории упоминается том, что суда восточных славян состояли из каркаса, который обтягивался кожей.
Современные корабли создаются из металла. Стены их очень толстые и непробиваемые. Тем не менее, удивительно, почему железные корабли не тонут и находятся на плаву, ведь они такие огромные и тяжелые. Ведь если, например, бросить в воду маленький металлический шарик, то он моментально утонет. В чем секрет?
Все дело в воздухе
Дело в том, что корабль, кроме высоких бортов, имеет внутри своего корпуса (ведь он полый) запас воздуха. А как известно, воздух имеет меньшую плотность, чем вода. Вот объяснение тому, почему корабли не тонут. Потонуть судно может, если не соблюсти установленную при проектировании и сборке грузоподъемность. Также если образовывается пробоина, то попавшая внутрь корпуса вода вытесняет воздух, и судно сразу идет ко дну.
Сила Архимеда
В данном случае объяснение, почему судно не тонет, немного другое. Здесь действует закон силы Архимеда, согласно которому вода выталкивает из себя погруженные в нее тела с силой, равной весу жидкости, которая была вытеснена этим телом. Соответственно, чем больше объем корабля, тем сильнее его выталкивает вода.
Корабли проектируют таким образом, чтобы во время погружения они вытесняли большой объем воды. Вес такого количества воды должен быть равен весу судна, когда он находится в загруженном состоянии. Данное явление называется водоизмещением корабля.
Грунистый Алексей
Исследовательский проект
по теме: «Почему корабли не тонут?
»
Образовательное учреждение: МБОУ «Гимназия №12»
Основной предмет: окружающий мир
Научный руководитель: Бассараб Светлана Николаевна
, учитель начальных классов
1. Актуальность
Я склеил модель кораблика, но в воде он перевернулся и вскоре утонул. И тут я задумался над вопросом: Почему же настоящие корабли не тонут? Ведь они сделаны из железа и гораздо тяжелее моего деревянного кораблика.
2. Проблема
.
Мне захотелось самому это понять с помощью опытов и самостоятельно найти ответ на вопрос «Почему корабли не тонут?» Ведь так хочется, чтобы мой кораблик поплыл!
3. Цель
Выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть и не переворачиваться.
4. Объект
5. Предмет
6. Задачи
-Разработать серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде.
-Подготовить описания опытов, чтобы каждый желающий мог легко их повторить и получить знания, позволяющие понять многие природные явления.
Собрать и проанализировать информацию о плавучести тел.
7. Гипотеза: Предположим, корабль имеет особенности строения, позволяющие не тонуть :
1. Материал, из которого изготовлен корабль, не дает ему утонуть.
2. Корабль не тонет, потому что он имеет особую форму
3. Корабль не тонет, потому что воздух внутри него держит его на плаву.
4. Секреты строения.
8
. Методы исследования:
Беседы с взрослыми;
Анкетирование одноклассников
Изучение научной литературы;
Работа с компьютером;
Наблюдения;
Проведение опытов, экспериментов.
Итак, можно начинать исследование.
Сначала я спросил у одноклассников. Были такие ответы:……………..
Опыт № 1 «Влияет ли материал, из которого сделан корабль, на его плавучесть?
Поочередно погружаем в воду предметы, сделанные из металла, дерева, стекла и пластмассы. Как видно, предметы из стекла и металла утонули, а из дерева и пластмассы – нет.
Объяснение: Я знал, что все окружающие нас предметы и вещества состоят из крошечных, не видимых взгляду частичек – молекул. Те тела, в которых молекулы располагаются очень близко друг к другу - обладают большей плотностью и быстрее идут ко дну. А тела, в которых молекулы расположены далеко друг от друга, обладают меньшей плотностью, поэтому остаются плавать на поверхности воды. У железа и стекла плотность больше плотности воды, и поэтому они утонули. Тела, плотность которых меньше плотности воды, свободно плавают по её поверхности
Современные корабли сделаны из металла.
Вывод: «Плавучесть» корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен. Следовательно, гипотеза № 1 не верна.
Опыт № 2 Влияние формы на плавучесть корабля
Берем пластилин, погружаем его в воду и видим, что он утонул.
Придаем пластилину форму корабля, погружаем его в воду и видим, что он не утонул, а поплыл. Ура! Волшебство свершилось, тонущий материал плавает на поверхности!
Вывод: Корабль не тонет, потому что он имеет особую форму, гипотеза № 3 верна
Опыт № 3. Влияние воздуха на плавучесть корабля.
Берем два воздушных шарика, один из которых надуваем, и погружаем в воду.
Вода попала внутрь не надутого шарика, и он начал постепенно погружаться в воду. Надутый шарик не тонет,даже если надавить на него сверху рукой.
Вывод : Корабль не тонет, потому что воздух внутри него держит его на плаву, гипотеза № 3 верна.Оказывается, когда- то давно древнегреческий учёный Архимед исследовал проблему плавучести тел и сформулировал закон: на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости, который известен сейчас как Закон Архимеда. Таким образом, в нашем опыте на шарик снизу, из таза, действовала сила Архимеда, которая выталкивала шарик на поверхность.
ИТОГ: Тело не утонет, если архимедова сила равна или больше веса тела. Железные суда проектируют и строят с таким расчётом, чтобы при погружении они вытесняли огромное количество воды, вес которой равен их весу в загруженном состоянии (это называется водоизмещением корабля). В этом случае на них будет действовать выталкивающая архимедова сила соответствующей величины. Вот одна из причин, почему корабли не тонут. Корабль внутри имеет множество пустых, наполненных воздухом помещений и средняя его плотность значительно меньше плотности воды. Именно поэтому он держит корабль на поверхности воды и не даёт затонуть. И корабль, даже с очень большим на борту грузом будет плыть по водам морей и океанов
Если железка не имеет ни одной дырочки, куда бы попал воздух, то она сразу же потонет в воде… А если смастерить кораблик по всем правилам науки - он спокойно будет держаться на плаву
4. Секреты строения.
Из энциклопедии я узнал: Корабли строят так, чтобы они в воде не тонули
Даже полностью гружённое судно не тонет. Потому что его контроль-отметка – грузовая ватерлиния – всегда находится над водой.
Днище корабля специально делают такой формы, что когда корабль наклоняется вбок, он волей – неволей стремится опять выпрямиться.
Палубы на корабле закрывают его нутро как хорошие крышки. Поэтому вода не попадает в него, и даже в самый сильный шторм корабль не становится заметно тяжелее. Конечно, если надежно задраены палубные люки.
У меня остался последний вопрос «Почему под воздействием волн суда не переворачиваются?»
Опыт №4
Я вспомнил, как у маленькой сестрички любимой игрушкой был Ванька-Встанька. Я решил использовать пустую пластиковую бутылку. В воде она плавала. Тогда я наполнил дно монетами, и бутылка встала…..
Вывод: Центр тяжести –ниже основной части бутылки, и поэтому при любой качке корабль не переваернётся.
ВЫВОД: Корабли не тонут потому что на них действует сила, действие которой впервые описал древнегреческий учёный Архимед.
Согласно выводам Архимеда на всякое тело, погружённое в жидкость, постоянно действует выталкивающая сила и величина её равна весу вытесненной этим телом воды. Если эта архимедова сила больше или равна весу тела, то оно не утонет.
10. Форма представления результатов
Иллюстрированная текстовая презентация и подготовка буклета с описанием опытов
11. Библиография
- Энциклопедический словарь юного физика. М.: Педагогика Пресс,1995
- Юный исследователь. М.: "РОСМЭН",1995
3. Ушаков С. З. Плавание тел / С. З. Ушаков: детская энциклопедия, том 3 «Числа и фигуры, вещество и энергия». – Москва: «Издательство Академии Педагогических Наук РСФСР», 1961. – С. 279-288.
Скачать:
Подписи к слайдам:
Выполнил: Грунистый Алексей, ученик 3 «В» класса Цель исследования: Выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть и не переворачиваться.
Задачи исследования: 1) Разработать серию опытов, объясняющие, что позволяет кораблям держаться на воде; 2) Подготовить описания опытов, чтобы каждый желающий мог легко их повторить и получить знания, позволяющие понять многие природные явления; 3) Собрать и проанализиро-вать информацию по теме.
Методы: 1) Беседы с взрослыми;2) Анкетирование3) Изучение научной литературы;4) Работа с компьютером;5) Наблюдения;6) Проведение опытов,;7) Сравнение и обобщение.
Материал, из которого изготовлен корабль, не дает ему утонуть.2. Корабль не тонет, потому что он имеет особую форму и строение. 3. Воздух внутри него держит корабль на плаву.4. На корабли в воде действует сила, позволяющая им держаться на плаву.
Гипотезы:
На вопрос «Почему не тонут корабли?»больше всего голосов ребята отдали ответу «неведомая сила выталкивает корабль из воды». А также ребята считают, что особое строение корабля влияет на его плавучесть.
Я решил в этом разобраться практическим путём.
Анкетирование одноклассников: Опыт 4,5. Воздух. Сила воды Вывод: корабль держится на плаву до тех пор пока вес вытесненной им жидкости будет больше или равен весу корабля
Опыт1. МатериалВывод: «Плавучесть» корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен.
Опыт 2.Объём.
Вывод: Корабль не тонет, т. к. имеет большой объём
Опыт 3. Строение.Вывод:«Непотопляе-мость» корабля зависит от его строения
Опыт 3. Плотность воды.Вывод: плотность воды влияет на выталкивающую силу воды
Мои опыты Даже полностью гружённое судно не тонет. Потому что ватерлиния – всегда находится над водой.
Корабль имеет продолговатую форму, чем-то напоминающую глубокую тарелку. Палубы на корабле закрывают его как крышки.
Строение корабля
Грузовая ватерлиния-контроль-отметка, до которой можно загружать судно
Из энциклопедии я узнал
Оказывается, когда- то давно древнегреческий учёный Архимед исследовал проблему плавучести тел и сформулировал закон: на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости.
МОИ НАБЛЮДЕНИЯ Я хожу в бассейн и замечал странную вещь. Когда я пытаюсь нырнуть и задержаться на дне, то ничего не получается.Какая –то сила меня выталкивает вверх.Что это за сила? Берем пластиковый стакан и ставим его в полный таз с водой, затем постепенно добавляем в стакан монетки, и наблюдаем как плавает стакан, а из тазика постепенно выливается вода. При добавлении 13 монет стакан утонул. Взвешиваем стакан с монетами и стакан с вытесненной водой и видим, что вес стакана с монетами больше.
Выталкивающая сила воды
Вес стакана больше веса выталкивающей силы воды
Вес стакана меньше веса выталкивающей силы воды
Меньше12 монет
Больше 12 монет
.
ВЫВОДЫ:
2. Корабль будет находиться на плаву до тех пор, пока его вес будет меньше или равен весу вытесненной им жидкости, что достигается в том числе и наличием прослойки воздуха в отсеках корабля.
3.Выталкивающая (подъемная) сила зависит от плотности жидкости. Следовательно, в море, где вода солёная (с большей плотностью), выталкивающая сила, действующая на корабль больше, чем в реке или озере, где вода пресная.
4. Корабли специально строят такой формы и такого строения, чтобы они не тонули.
1. Корабли не тонут, потому что на них действует выталкивающая (подъемная) сила, по закону Архимеда, направленная вверх и равная весу жидкости, вытесненной кораблем.
Как известно, корабли строят из металла и они очень тяжелые. Железные гвозди тоже производят из металла, по сравнению с кораблями они легкие, но, тем не менее, уходят ко дну. А почему корабли не тонут?
Закон Архимеда в действии. Парадокс Архимеда
Чтобы объяснить это явление, необходимо иметь представление о Законе Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объеме тела. Чтобы убедиться в действии выталкивающей силы, достаточно погрузиться в ванну, наполненную до краев. Тело вытолкнет часть воды вверх, и она прольется на пол. Другими словами, когда какое-либо физическое тело погружается в воду, оно освобождает себе пространство, выталкивая часть воды. А вода, в свою очередь, выталкивает тело наверх. Корабли очень тяжелые, но в их корпусе есть большие равномерно расположенные пустоты, заполненные воздухом, который легче воды. В результате вес той воды, которую выталкивает корабль, больше его собственного веса. Так что судно не утонет до тех пор, пока оно не перегружено и не стало тяжелее вытолкнутой им воды. Между прочим, пустые помещения помогают кораблю не потонуть даже с пробоиной в корпусе, находящейся ниже уровня воды. Это возможно благодаря тому, что эти пустоты отгорожены друг от друга толстыми перегородками. Если даже вода полностью заполнит одну полость, то остальные останутся в прежнем состоянии.
Таким образом, в случае корабля выталкивающая сила равна весу воды в объеме той части судна, которая погружена в воду. Если эта сила больше, чем вес судна, то оно будет плавать. Кстати, парадокс Архимеда утверждает, что тело может плавать в объеме воды меньшем, чем объем самого тела, если его средняя плотность меньше, чем плотность воды. Проявление этого парадокса в том, что массивное тело (то есть плавательное средство) может плавать в объеме воды намного меньшем, чем объем самого тела.
Понятия водоизмещения и ватерлинии
Корабль не тонет потому, что в отличие от гвоздя обладает водоизмещением. Водоизмещение — это количество (вес или объем) воды, вытесненной подводной частью корпуса судна. Масса этого количества воды равна весу всего судна, независимо от его размера, материала и формы.
Как известно, корабли предназначены для перевозки людей и грузов. Если он пустой, то его вес минимальный, а следовательно, он меньше всего «осаживается» в море. Груженое судно погружается в воду глубже. При повышенной нагрузке чрезмерное погружение в воду чревато затоплением — судно уйдет под воду и утонет. Поэтому на корпусе имеется ватерлиния — специальная горизонтальная линия на внешней стороне борта, до которой крупное плавательное средство погружается в воду при нормальной осадке. Обычно выше нее корабль открашен одним цветом, а ниже — другим. Если уровень ватерлинии начал погружаться под воду, это свидетельствует о перегрузке судна либо наличии пробоины. С другой стороны, пустой корабль не должен быть слишком легким, так как в этом случае его подводная часть будет слишком маленькой по отношению к надводной. Такое положение также опасно: ветер и волны могут опрокинуть плавательное средство.
В наше время для определения глубины погружения существует множество датчиков. А ватерлиния — лишь вспомогательное средство определения исправности и правильной эксплуатации судов.
Таким образом, железные суда проектируют и строят с таким расчетом, чтобы при погружении они вытесняли количество воды, вес которой равен их весу в загруженном состоянии.
Аналогия с железным шариком
Можно представить объяснение и с точки зрения физической зависимости между массой, объемом и плотностью. Тела, плотность которых меньше плотности воды, свободно плавают по ее поверхности. Как известно, плотность обратно пропорциональна объему и прямо пропорциональна массе, что отражает формула ρ=m/v. То есть при неизменной массе тела, чтобы уменьшить плотность, требуется пропорционально увеличить его объем. Последнее утверждение можно представить следующим примером.
Железный шарик тонет в воде, потому что у него большой вес, но маленький объем. Если этот шарик расплющить в тонкий лист, а из листа сделать большой, внутри пустой шар, то вес не увеличится, а объем значительно вырастет, из-за чего железный шар будет плавать.
Корабль внутри имеет множество пустых, наполненных воздухом помещений, и его средняя плотность значительно меньше плотности воды. Поэтому для судна очень опасно, если пробоины в нем будут наполняться водой — вода тяжелее воздуха — это приведет к нарушению баланса между весом судна и объемом — и он пойдет ко дну.
Интересно, что в танкерах, перевозящих нефть, пустых помещений с воздухом почти нет, так как сама нефть имеет плотность, меньшую плотности воды. Аналогично и с лесовозами. Поэтому танкеры и лесовозы нагружают под завязку — чтобы не требовался воздух. А такие судна, как балкеры, перевозящие металл и железную руду, нуждаются в большом количестве пустых помещений.
На схеме: 1 — Силы поддержания корабля на плаву; 2 — Давление воды на борт судна.
Таким образом, действие выталкивающей силы зависит, во-первых, от объема плавательного средства, а во-вторых — от плотности воды, в которой судно плавает.
Эта сила тем больше, чем больше объем погруженного тела.
После физики — немного лирики
Корабль и волны
На море шторм, девятый вал
И волны бьются о корабль.
Он плыл себе, беды не зная,
А волны быстро догоняли.
Еще мгновение, и два —
И в корабле одна вода.
Он постепенно шел ко дну
И, скрывшись в море, затонул…
И долго ветер бушевал,
Он гнев природы вымещал.
Но, наконец, затихли волны,
Природа вновь стала довольной.
Но люди впредь не засмеются,
Сердца их больше не забьются…
Все стихло, гладь как зеркала,
Но ни людей, ни корабля…
/Л. Ш., 1991 год/
Могут ли корабли летать
Суда на воздушной подушке передвигаются по воде, однако они не погружаются в воду, как обычные корабли. Они парят на прослойке воздуха, которая приподнимает судно над поверхностью воды. Такой корабль может передвигаться не только по воде, но и по земле.
Как погружаются и всплывают подводные лодки
У подводной лодки есть специальные резервуары, которые при погружении заполняются водой. Вес лодки увеличивается, она становится тяжелее воды и погружается вниз. При всплытии резервуар наполняют воздухом, который вытесняет воду. Схематически это указано на рисунке выше.
Этот неуклюжий водолазный костюм изобрели более 200 лет назад. Воздух для водолаза поступал с поверхности по длинному шлангу.
Таким образом, благодаря воздуху, который легче воды, можно контролировать погружение тел в воду. На этом принципе основано перемещение подводных лодок и по этой причине корабли не тонут.
Помогал проводить Денис Зеленов. 10 лет.
Летом Денис купался на Волго - Донском канале. Смотрел на большие корабли, как они идут по каналу, поднимаются и опускаются в камере шлюза. И задумался: что позволяет им не только держаться на воде, но и перевозить тяжелые грузы?
Почему корабли могут ходить по воде?
Причин несколько.
1. Плотность
Опыт 1
Все мы знаем, что если бросить в воду деревянную доску, то она будет лежать на ее поверхности, а вот металлический лист такого же размера сразу начинает тонуть.
Почему так происходит? Это определяется не весом предмета, а его плотностью . Плотность – это масса вещества, заключенная в определенном объеме.
Опыт 2
Мы взяли кубики одинакового размера 70×40х50 мм из разного материала - металл, дерево, камень и пенопласт и взвесили их. И увидели, что кубики имеют разный вес, а следовательно, и разную плотность.
Вес кубика из:
- камня –264гр.,
- пенопласта - 3 гр.,
- металла - 1020 гр.,
- дерева – 70 гр.
Отсюда сделали вывод, что из кубиков самый плотный материал – это металл, затем камень, дерево и пенопласт.
Опыт 3
А что произойдет, если эти кубики опустить в воду? Как видно из опыта камень и металл утонули – их плотность больше плотности воды, а пенопласт и дерево нет – их плотность меньше плотности воды. Значит, любой предмет будет плавать, если его плотность меньше плотности воды.
Следовательно, корабль, чтоб он держался на воде, надо сделать так, чтобы его плотность была меньше плотности воды. Предположим, делать его из такого материала, который имеет плотность меньше плотности воды и не тонет – например, из дерева. Из истории мы знаем, что человек именно из дерева делал вначале плоты, а затем лодки, используя свойство дерева –плавучесть.
Сегодня мы видим много кораблей сделанных из металла, но они не тонут. Причина в том, что их корпус наполнен воздухом. Воздух намного менее плотное вещество, чем вода. У корабля образуется, как бы общая, суммарная плотность воздуха и металла. В результате этого средняя плотность корабля вместе с огромным объемом воздуха в его корпусе становится меньше плотности воды. Потому-то и не тонет тяжелый корабль. Подтвердим это опытом.
Опыт 4
Опустим в воду плоский лист металла – он сразу же тонет, а любая посудина с бортами остается на плаву - в ней образуется запас плавучести. Туда даже можно положить груз.
Так же действует спасательные средства: жилет или круг, одетый на человека. С их помощью удается удержаться на плаву до прибытия спасателей.
2. Выталкивающая сила
Кроме того на погруженное в воду тело действует выталкивающая сила. На рисунке мы видим, что на тело со всех сторон действуют силы давления:
Силы, действующие в горизонтальном направлении, т.е. на борта судна, взаимно компенсируют друг друга. Давление же на нижнюю поверхность - на днище, превышает давление сверху. Вследствие этого возникает направленная вверх выталкивающая сила.
Это хорошо видно из следующего опыта.
Опыта 5
Мячик с воздухом внутри, погруженный в воду, с силой вылетает из нее вверх.
Это действует на мяч выталкивающая сила (сила Архимеда). Она то и удерживает корабль на плаву и позволяет кораблю плавать.
1-Силы поддержания; 2-Давление воды на борт судна
Отчего же зависит действие выталкивающей силы?
Первое – это от объема корабля и второе - от плотности воды, в которой корабль плавает. Эта сила тем больше, чем больше объем погруженного тела. Проверим это опытом.
Опыт 6
Положим на плавающую доску небольшой груз –они тонут. А вот объем надувной лодки значительно больше, и она может выдержать даже несколько человек.
Второе - выталкивающая сила меняется с увеличением плотности воды. Плотность воды можно увеличить, если ее сильно-сильно посолить.
Докажем это следующим опытом.