لماذا لا تغرق السفينة: الفيزياء تعمل

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

هل تساءلت يومًا لماذا لا تغرق السفينة؟ إذا قمت ببناء مجموعة من الخشب ، فيمكنها أن تطفو بأمان على الماء. لكن إذا صنعتها من المعدن أو الحجر ، فسوف تغوص في القاع. ليس من الصعب تفسير هذه الظاهرة. بعد كل شيء ، تختلف كثافة الحجر أو المعدن عن كثافة الخشب. يتحدثون عنها في دروس الفيزياء. الحقيقة هي أن كثافة الخشب أقل بكثير من كثافة المعدن. في الوقت نفسه ، يكون مؤشر قوة طفو الماء أعلى بكثير من مؤشر قوة الجاذبية التي تعمل على الطوافة. مع المعدن ، الأشياء مختلفة قليلاً. كثافته عالية بما يكفي بحيث لا تستطيع قوة الطفو التغلب على قوة الجاذبية. نتيجة لذلك ، تغرق الطوافة. لكن لماذا لا تغرق السفينة الآن وهي مصنوعة من المعدن؟

إذا أغلقت شجرة

في الأيام الخوالي ، كانت السفن تُبنى من الخشب فقط. لكن كل شيء يتغير. الآن السفن مبنية من مادة أكثر موثوقية ودائمة - المعدن. لكن لماذا لا تغرق السفينة؟ هل يزداد وزنه؟ ماهو السبب؟ ربما يوجد خشب بالداخل أكثر من المعدن؟

إذا أخذت شجرة وغمدتها بصفائح معدنية رقيقة جدًا ، فلن يغرق الهيكل. يمكن تفسير هذه الظاهرةبعد إجراء بعض الحسابات. لذلك ، فإن متوسط كثافة الهيكل سيكون أقل من كثافة الماء. هذه هي الارقام البسيطة إذا أخذنا كتلة من الخشب 100 كيلوغرام بكثافة 600 كيلوغرام لكل متر مكعب ، وغطاء معدني بوزن 20 كيلوغراماً وبكثافة 7800 كيلوغرام لكل متر مكعب ، فإن الوزن الإجمالي للسفينة سيكون 120 كيلوغراماً فقط ، وسيكون الحجم 0.168 متر مكعب. يبقى إيجاد متوسط كثافة الهيكل. للقيام بذلك ، تحتاج إلى قسمة الكتلة على الحجم. وكانت النتيجة حوالي 714 كيلوجرامًا لكل متر مكعب. هذا المؤشر أقل من الماء. يشير هذا إلى أن الوعاء الخشبي ، المغلف مسبقًا بالصفائح المعدنية ، لن يغرق. بعد كل شيء كثافة الماء 1000 كيلوجرام للمتر المكعب

تصاميم حديثة

تصميم السفينة بسيط للغاية. لا يمكنك غلق الخشب بالمعدن. يكفي ترك تجويف فارغ داخل الهيكل لا يدخل فيه الماء. بالطبع ، هذا التعبير غير صحيح بعض الشيء. سيتم ملء التجويف بالهواء. بعد كل شيء ، كثافة هذا المزيج من المواد هي فقط 1.29 كيلوجرام لكل متر مكعب.

لهذا السبب لا تغرق السفينة عندما تكون عميقة. في الواقع ، يوجد داخل الهيكل تجاويف كبيرة مملوءة بالهواء. نتيجة لهذا ، فإن كثافة السفينة بأكملها أقل بكثير من كثافة الماء. نتيجة لذلك ، تحافظ قوة الطفو على الهيكل طافيًا.

لماذا لا تدخل المياه داخل السفينة

بالطبع ، إذا دخلت المياه في التجويف ، ستغرق السفينة حتماً.لمنع حدوث ذلك ، يتم عمل أقسام في ذلك الجزء من الهيكل الذي يقع تحت الماء. نتيجة لذلك ، يتم تشكيل المقصورات. في نفس الوقت ، هم مختومون. نتيجة لذلك ، لا يمكن للماء الذي يدخل في حجرة واحدة الوصول إلى الحجرة الثانية. إذا ظهر ثقب في الهيكل ، فلن تذهب السفينة إلى القاع. فقط الحجرة التي تدخل فيها المياه سوف تغمرها المياه. ستبقى البقية ممتلئة بالهواء.

كيف يتم نقل البضائع

عادة ما يكون للسفينة وزن. وهي تساوي كتلة الماء التي تحتلها السفينة في البحر. بالطبع ، من غير المرجح أن تبحر سفينة المحيط فارغة. عادة ، بمساعدة السفينة ، لا يتم نقل الأشخاص فحسب ، بل يتم أيضًا نقل الأحمال الكبيرة. وزن السفينة الفارغة أقل بكثير. هذا يعني أنه لن يغرق في الماء. إذا تم تحميل السفينة ، فسوف تغرق أكثر. لكن لماذا لا تغرق السفينة حتى مع حمولة كبيرة؟

عادة ، يتم رسم خط على بدن السفينة - خط الماء. يجب ألا تغرق السفينة تحت هذا المؤشر. خلاف ذلك ، سيتم تحميلها بشكل زائد ، وأي موجة كبيرة قد تغمر الهيكل.