Судноплавна наука Будівництво човна, який може перевозити вантаж - Scientific American

Щільність роботи від Science Buddies

човна

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.sciachingamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Зареєструватися "data-newsletterpromo_art button-link = "https://www.sciachingamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Ключові поняття
Вода
Щільність
Фізика
Гідродинаміка
Динаміка рідини

Вступ
Ви коли-небудь замислювалися, як може плавати сталевий корабель? Якщо впустити сталевий болт у відро з водою, болт швидко опускається на дно. Тоді як може плавати сталевий корабель? А ще краще, як може сталевий корабель нести важкий вантаж, не занурюючись? Це пов’язано з щільністю судна (включаючи його вантаж) щодо щільності води. У цій діяльності ви зробите маленькі «човники» з алюмінієвої фольги, щоб дослідити, як їх розмір і форма впливають на величину ваги, яку вони несуть, і як це пов’язано з щільністю води.

Передумови
Що визначає, плаває чи тоне об’єкт? Це щільність (маса на одиницю об’єму) об’єкта в порівнянні з щільністю рідини, в якій він знаходиться. Якщо об’єкт щільніше рідини, об’єкт потоне. Якщо об’єкт менш щільний, тоді він буде плавати.

На кораблі зі сталевим корпусом саме форма корпусу визначає, наскільки добре він плаває і скільки вантажу він може витримати. На порожньому кораблі зі сталевим корпусом, що охоплює об’єм повітря, щільність корабля дорівнює сумі маси сталевого корпусу і маси закритого повітря, що ділиться на об’єм корпусу: корабель плаває, оскільки його щільність менше щільності води. Але коли до судна додають вантаж або іншу вагу, його щільність тепер стає сумою маси сталевого корпусу, закритого повітря і вантаж, все поділено на обсяг корпусу. Якщо додати занадто велику вагу, щільність корабля стає більшою, ніж щільність води, і воно тоне. Надлишок вантажу потрібно буде поспіхом викинути за борт, або пора покинути корабель!