Чому корабель не тоне: фізика в справі

А ви коли-небудь замислювалися, чому корабель не тоне? Якщо побудувати пліт з деревини, то він зможе благополучно плисти по воді. Але якщо змайструвати його з металу або каменю, то він зануриться на дно. Пояснити подібне явище буде неважко. Адже щільність каменю або металу відрізняється від щільності дерева. Про це розповідають на уроках фізики. Справа в тому, що щільність дерева значно менше, ніж щільність металу. При цьому показник виштовхувальної сили води значно вище, ніж показник сили тяжіння, яка діє на пліт. З металом ж все трохи інакше. Його щільність досить висока, і виштовхувальна сила не здатна подолати силу тяжіння. В результаті цього пліт тоне. Але чому корабель не тоне зараз, коли виготовляють їх саме з металу?

Якщо обшити дерево

У минулі часи кораблі будували тільки з деревини. Але все змінюється. Тепер судна будують з більш надійного і міцного матеріалу – металу. Але чому корабель не тоне? Він же виходить важче? У чому причина? Може, всередині судна більше деревини, ніж металу? Якщо взяти дерево і обшити його дуже тонким листовим металом, то конструкція не буде тонути. Це явище можна пояснити, провівши деякі підрахунки. Отже, середня щільність конструкції буде менше, ніж щільність води. Ось прості цифри. Якщо взяти масу дерева 100 кілограм при щільності 600 кілограм на метр кубічний, а металеву обшивку вагою в 20 кілограм і щільністю 7800 кілограм на метр кубічний, то загальна вага судна буде становити всього 120 кілограм, а обсяг – 0168 метрів кубічних. Залишається знайти середню щільність конструкції. Для цього потрібно масу розділити на обсяг. В результаті виходить приблизно 714 кілограм на метр кубічний. Даний показник менше, ніж у води. Це говорить про те, що дерев'яне судно, попередньо обшите листовим металом, тонути не буде. Адже щільність води становить 1000 кілограм на метр кубічний.

Сучасні конструкції

Конструкція корабля досить проста. Можна не обшивати дерево металом. Достатньо залишити усередині конструкції пусту порожнину, в яку вода потрапляти не буде. Звичайно, це вираз трохи не правильно. Порожнина заповнена повітрям. Адже щільність цієї суміші речовин становить всього 129 кілограм на метр кубічний. Ось чому корабель не тоне, перебуваючи на великій глибині. Адже усередині конструкції існують порожнини великих розмірів, які заповнені повітрям. Завдяки цьому, щільність всього корабля значно менше щільності води. В результаті цього виштовхувальна сила тримає конструкцію на плаву.

Чому вода не потрапляє всередину корабля

Звичайно, якщо в порожнині потрапить вода, то корабель неминуче піде до дна. Щоб цього не сталося, в тій частині конструкції, яка розташовується під водою, робляться перегородки. В результаті утворюються відсіки. При цьому робляться вони герметичними. Завдяки цьому вода, що потрапила в один відсік, не може потрапити в другий. Якщо ж у корпусі з'явилася пробоїна, то судно на дно не піде. Затоплений буде тільки той відсік, куди надходить вода. Інші ж залишаться заповнені повітрям.

Як перевозять вантажі

Корабель, як правило, має вагу. І він дорівнює масі води, обсяг якої займає судно в море. Звичайно, океанський корабель навряд чи буде плавати порожнім. Зазвичай з допомогою судна перевозять не тільки людей, але і великі вантажі. Порожній корабель важить значно менше. Значить, і осаживаться у воді він буде неглибоко. Якщо ж судно навантажити, то воно осяде більше. Але чому корабель не тоне навіть з великим вантажем? Зазвичай на корпусі судна проводиться риса – ватерлінія. Корабель не повинен занурюватися під воду нижче цього покажчика. В іншому випадку він буде перевантажений, і будь-яка велика хвиля може затопити конструкцію.