Kūnų plūduriavimo sąlygos

Pamokos tikslas: išaiškinti kūnų plūduriavimo sąlygas, priklausomai nuo medžiagos ir skysčio tankio.

Pamokos:

mokinių supažindinimas su sąvokomis: plaukimo kūnų būklė

holistinio mokslinio pasaulio paveikslo suvokimo formavimas

Kuriama:

mokinių operatyvinio mąstymo stiliaus ugdymas;

mokinių sintetinio mąstymo ugdymas;

gebėjimų ir įgūdžių atlikti eksperimentą ugdymas;

intelektinių įgūdžių ir gebėjimų ugdymo darbų tęsimas: pagrindinio dalyko išryškinimas, analizė, gebėjimas daryti išvadas, konkretizavimas;

Pedagogai:

mokinių susidomėjimo fizikos studijomis formavimas;

tikslumo, gebėjimų ir įgūdžių racionaliai panaudoti savo laiką, planuoti savo veiklą ugdymas.

Įranga pamokai:

Mėgintuvėlis su kamščiu, bulvių rutulys, plastilinas, vanduo, prisotintas druskos tirpalas, indas, dinamometras, svarstyklės su svarmenimis

1. Įvadas. Žinių atnaujinimas.

Šiandien pamoką pradės jūsų klasės mokinys. Taigi klausykite atidžiai

Mėlynojo banginio liežuvis sveria 3 tonas, kepenys - 1 toną, širdis - 600-700 kg, kraujas - 10 tonų, nugaros arterijos skersmuo - 40 cm, skrandyje - 1-2 tonos. maistas; banginio burna – 24 m2 patalpa. AT išmestas į krantą, beveik akimirksniu miršta.

Ramiajame vandenyne gyvena įdomus augalas - tai makrocistija. Jo ilgis siekia 57 metrus, o svoris – 100 kilogramų. Šie dumbliai vadinami pūslėmis. Prie kiekvienos lapo plokštelės yra didelio obuolio dydžio burbulas. Korpusas storas, nepradurkite! Jis pripučiamas sandariai, sandariai kažkokiomis dujomis, kurias gamina patys dumbliai. Šis augalas yra labai naudingas.

L gulbės ir antys, sunkios ir nerangios krante, bet toks lengvas ir grakštus vandenyje.

G geležies oras skęsta, bet laivas iš geležies plūduriuoja

2. Suformuluoti pamokos temą???

Kūnų plūduriavimo sąlygos

Pamokos tikslai:

Išmokite išvesti plūduriuojančių kūnų sąlygų formules.

Išmokti dirbti su įrenginiais, stebėti, analizuoti ir lyginti eksperimentų rezultatus, daryti išvadas.

Išsiaiškinkite, kokiomis sąlygomis kūnas skęsta skystyje ir kokiomis sąlygomis plūduriuoja kūnai, visiškai panardinti į skystį.

3. Patirtis:

– Mano rankose yra keli vienodo tūrio strypai ir kamuoliukai. Ar panardinus į vandenį šių kūnų plūdrumo jėgos bus vienodos? (tas pats)

Pabandykime juos įmesti į vandenį. Ką mes matome? Vieni kūnai nuskendo, kiti plūduriuoja. Kodėl? Į ką dar neatsižvelgėme kalbėdami apie kūnų panardinimą į skystį?

Išvada iš patirties:

Tai reiškia, kad kūnas skęsta ar ne, priklauso ne tik nuo Archimedo jėgos, bet ir nuo gravitacijos jėgos.

4. Pakartokime paskutinės pamokos medžiagą

Kokia jėga vadinama Archimedo?

Nuo kokių kiekių tai priklauso?

Kokia formulė naudojama jai apskaičiuoti?

Kaip kitaip galite nustatyti plūduriuojančią jėgą

Kokiais vienetais jis matuojamas?

Kaip nukreipta Archimedo jėga?

Kaip nustatyti gravitaciją

Kaip nukreipta gravitacija?

Kokia yra gaunama jėga?

Kas yra dviejų jėgų, veikiančių ta pačia tiese ta pačia kryptimi, rezultatas? Įvairiomis kryptimis?

Kaip kūnas elgsis veikiamas dviejų lygių, bet priešingai nukreiptų jėgų?

5. Naujos medžiagos pristatymas. Pirminis tvirtinimas.

Pažvelkime į įvairias situacijas

(Ft > FA) (Ft = FA) (Ft< FА)

Darykite prielaidas (hipotezė)

jei gravitacijos jėga didesnė už Archimedo jėgą (Ft > FA) – kūnas skęsta

jei gravitacijos jėga lygi Archimedo jėgai (Fт = FA) - kūnas plūduriuoja,

jei gravitacijos jėga mažesnė už Archimedo jėgą (Fт< FА) ---Тело всплывает

Prielaida turi būti patikrinta eksperimentiškai.

Prieš jus įvairūs kūnai ir įrenginiai.

Kokios medžiagos turėtų būti naudojamos mūsų prielaidoms įrodyti

(dinamometras, skystis, korpusas)

Kokius matavimus atlikti.(Nustatykite Archimedo jėgą ir gravitacijos jėgą ir palyginkite jas tarpusavyje) arba apskaičiuokite pagal formules.

Užpildyk lentelę

A= ρ irV g =

F t = mg =

išvada (sunkio ir Archimedo jėgos santykis lemia kūno gebėjimą: plaukti, skęsti ar plūduriuoti)

Gravitacijos ir Archimedo jėgos santykis lemia kūno gebėjimą plūduriuoti, skęsti ar plūduriuoti.

Demonstracijos: 1. Mėgintuvėlio korpusas plūduriuoja vandenyje. 2. Bulvių rutulys paskęsta vandenyje. 3. Tas pats bulvių rutulys plūduriuoja sūriame vandenyje. 4. Plastilino rutulys skęsta vandenyje 5. Plastilino valtis plūduriuoja vandenyje

Kad kūnas plūduriuotų, būtina, kad jį veikiančią gravitacijos jėgą subalansuotų Archimedo (plūduriavimo) jėga.

F t \u003d F a (1)

Archimedo jėga: F a = ρ x V x g (2)

Gravitacija: F t = mg = ρVg (3)

Pakeiskime reiškinius (2) ir (3) lygybe (1): ρVg = ρ x V x g

Abi šios lygybės dalis padalijus iš g, gauname sąlygą kūnams plūduriuoti nauja forma:

ρV = ρ f V f

Kad kūnas plūduriuotų, iš dalies išsikišęs virš skysčio paviršiaus, kūno tankis turi būti mažesnis už skysčio tankį. Kai kūno tankis didesnis už skysčio tankį, kūnas skęsta, nes gravitacija yra didesnė už Archimedo jėgą.

Pratimo analizė:

– Kokios medžiagos (ledas, stearinas, vaškas, guma, plyta) plūduriuos vandenyje, piene, gyvsidabriu?

- Naudodamiesi lentele nustatykite, kurie metalai skęsta gyvsidabryje? (osmis, iridis, platina, auksas)

Kokios medžiagos plūduriuos žibale? (kamštiena, pušis, ąžuolas)

4. Sąlygų taikymas plūduriuojantiems kūnams

A) buriniai laivai

„O dabar turime paaiškinti, kodėl plieninė vinis skęsta, o plieninis laivas plūduriuoja?

- Imkime plastilino. Jei įdėsite į vandenį, jis paskęs. Kaip pasigaminti, kad neskęstų?

B) Plaukioti žuvys ir banginiai

Kaip žuvys ir banginiai gali pakeisti nardymo gylį? (žuvys dėl plaukimo pūslės tūrio pasikeitimo, banginiai – dėl plaučių tūrio pasikeitimo, vadinasi, dėl Archimedo jėgos)

Vandens aplinkoje gyvenančių gyvų organizmų tankis labai mažai skiriasi nuo vandens tankio, todėl jų svorį beveik visiškai subalansuoja Archimedo jėga. Žuvis gali keisti savo kūno tūrį, krūtinės ir pilvo raumenų pastangomis suspausdama plaukimo pūslę, taip pakeisdama vidutinį savo kūno tankį, dėl ko ji gali reguliuoti nardymo gylį.

Žuvies plaukimo pūslė lengvai keičia savo tūrį. Kai žuvis raumenų pagalba nusileidžia į didelį gylį ir didėja vandens slėgis jai, burbulas susitraukia, sumažėja žuvies kūno tūris, ji plaukia gilyn. Kylant didėja plaukimo pūslė ir žuvies tūris, ji išnyra. Taigi žuvis reguliuoja savo nardymo gylį. Žuvies plaukimo pūslė

Banginiai reguliuoja savo nardymo gylį didindami ir mažindami plaučių talpą. Tai yra įdomu

Vidutinis vandens aplinkoje gyvenančių gyvų organizmų tankis mažai skiriasi nuo vandens tankio, todėl jų svorį beveik visiškai subalansuoja Archimedo jėga. Dėl šios priežasties vandens gyvūnams nereikia stiprių ir masyvių skeletų. Dėl tos pačios priežasties vandens augalų kamienai yra elastingi.

Paukščiai turi storą, nepralaidų plunksnų ir pūkų sluoksnį, kuriame yra nemažai oro, dėl to jų vidutinis kūno tankis yra labai mažas, todėl antys plaukdamos nepaneria į vandenį.

B) plaukiojantys povandeniniai laivai

– Dėl kokių povandeninių laivų gali kilti ir kristi į skirtingą gylį? (dėl jo masės pasikeitimo, taigi ir gravitacijos jėgos)

D) Žmogaus plaukimas gėlame ir sūriame vandenyje

Vidutinis žmogaus kūno tankis yra 1030 kg/m. Ar žmogus plauks ar nuskęs upėje ir druskos ežere?

Plaukimo kūnai

203. Nejudėdamas ant nugaros gulintis plaukikas giliai įkvepia ir iškvepia. Kaip kinta plaukiko kūno padėtis vandens paviršiaus atžvilgiu? Kodėl?

204. Ar plūduriuojančios jėgos, veikiančios tą patį medinį bloką, plūduriuojantį pirmiausia vandenyje, o paskui žibale, yra vienodos?

205. Kodėl lėkštė, pastatyta lygiai ant vandens paviršiaus, plūduriuoja ir grimzta į vandenį?

206. Ar gali gelbėjimosi lynas sulaikyti bet kokį skaičių žmonių, įsikibusių į jį?

207. Ant naro krūtinės ir nugaros uždedamos sunkios švino plokštelės, prie batų tvirtinami švininiai padai. Kodėl jie tai daro?

208. Medžio gabalas nuleidžiamas į indą su vandeniu. Ar dėl to pasikeis slėgis indo dugne, jei vanduo iš indo neišbėgs?

209. Stiklinė iki kraštų pripildoma vandens. Į jį įdedamas medžio gabalas, kad jis laisvai plūduriuotų. Ar pasikeis stiklinės svoris, jei vanduo vis tiek užpildys ją iki kraštų?

Atsakymai: 203. Įkvepiant plaukikas iškyla, iškvėpdamas grimzta gilyn į vandenį, nes kvėpuojant kinta krūtinės apimtis ir atitinkamai kinta Archimedo jėga.

(Įkvepiant plaukikas iškyla, iškvėpdamas grimzta gilyn į vandenį, nes kvėpuojant kinta krūtinės ląstos tūris, o kūno svoris išlieka beveik pastovus. Todėl įkvėpimo metu bendras kūno tūris didėja, per mažėja iškvėpimas ir į vandenį panardintos kūno dalies tūris nesikeičia.)

204. Ar vienodi. Blokas plūduriuoja abiejuose skysčiuose, o tai reiškia, kad plūduriavimo jėga kiekviename iš jų yra lygi jį veikiančiai gravitacijos jėgai.

206. Ne, nes apskritimo kėlimo jėga (skirtumas tarp didžiausios Archimedo jėgos ir gravitacijos jėgos) turi ribotą reikšmę.

207. Padidinti gravitacijos jėgą ir padaryti ją didesnę už Archimedo jėgą, kitaip naras nepasiners į reikiamą gylį.

208. Slėgis padidės, nes vandens lygis inde pakils.

209. Nepakeis, nes medžio gabalo svoris lygus jo išstumto (ir išpilto iš stiklo) vandens svoriui.

6. Eksperimentinė užduotis.

Nustatykite kūno svorį:m=

NustatytiF t pagal formulę ir dinamometru užpildykite lentelę.

Apibrėžkite FBETpagal formulę ir dinamometru užpildykite lentelę.

Suformuluokite išvadą (sunkio ir Archimedo jėgos santykis lemia kūno gebėjimą: plaukti, skęsti ar plūduriuoti)

Užpildyk lentelę

A= ρ irV g =

F t = mg =

išvada (remiantis eksperimentu)

produkcija (iš tikrųjų)

F t =

7. Namų darbai:

8. Išvada: su Dabar mūsų pamokų laikas baigiasi. Ir nors visų problemų neišsprendėme, mūsų kelionė fizikos keliais nesibaigia!

Žinome, kad bet kurį skystyje esantį kūną veikia dvi priešingomis kryptimis nukreiptos jėgos: gravitacijos jėga ir Archimedo jėga. Gravitacijos jėga lygi kūno svoriui ir nukreipta žemyn, o Archimedo jėga priklauso nuo skysčio tankio ir yra nukreipta į viršų. Kaip fizika paaiškina kūnų plūduriavimą, o kokios sąlygos paviršiuje ir vandens storymėje plūduriuojantiems kūnams?

Kūnai plūduriuojantys

Pagal Archimedo dėsnį kūnų plūduriavimo sąlyga yra tokia: jei gravitacijos jėga lygi Archimedo jėgai, tai kūnas gali būti pusiausvyroje bet kurioje skysčio vietoje, tai yra plūduriuoti savo storiu. Jei gravitacija yra mažesnė už Archimedo jėgą, kūnas pakils iš skysčio, tai yra, plūduriuos. Tuo atveju, kai kūno svoris yra didesnis už jį išstumiančią Archimedo jėgą, kūnas grims į dugną, tai yra, nugrims. Plūduriavimo jėga priklauso nuo skysčio tankio. Tačiau ar kūnas plūduriuos, ar skęs, priklauso nuo kūno tankio, nes dėl jo tankio padidės jo svoris. Jei kūno tankis didesnis už vandens tankį, tada kūnas paskęs. Kaip būti tokiu atveju?

Išdžiūvusio medžio tankis dėl ertmių, užpildytų oru, yra mažesnis už vandens tankį ir medis gali plūduriuoti paviršiuje. Tačiau geležis ir daugelis kitų medžiagų yra daug tankesnės už vandenį. Kaip tokiu atveju galima statyti laivus iš metalo ir gabenti įvairius krovinius vandeniu? Ir šiam žmogui sugalvojo mažą gudrybę. Į vandenį panirusio laivo korpusas yra padarytas tūrinis, o šio laivo viduje yra didelės ertmės, užpildytos oru, kurios labai sumažina bendrą laivo tankį. Taip labai padidėja laivo išstumto vandens tūris, didėja jo stūmimo jėga, o bendras laivo tankis yra mažesnis už vandens tankį, kad laivas galėtų plūduriuoti paviršiumi. Todėl kiekvienas laivas turi tam tikrą krovinio masės ribą, kurią jis gali nuvežti. Tai vadinama laivo poslinkiu.

Išskirti tuščias poslinkis yra paties laivo masė ir bendras poslinkis- tai tuščias tūris plius bendra įgulos masė, visa įranga, atsargos, kuras ir kroviniai, kuriuos šis laivas paprastai gali nunešti be pavojaus nuskęsti santykinai ramiu oru.

Vandens aplinkoje gyvenančių organizmų kūno tankis yra artimas vandens tankiui. Dėl šios priežasties jie gali būti vandens stulpelyje ir plaukti dėl gamtos duotų prietaisų – plekšnių, pelekų ir kt.. Žuvų judėjime svarbų vaidmenį atlieka specialus organas – plaukimo pūslė. Žuvis gali keisti šio burbulo tūrį ir oro kiekį jame, dėl to gali kisti bendras jo tankis, o žuvis gali plaukti skirtingame gylyje nepatirdama nepatogumų.

Žmogaus kūno tankis yra šiek tiek didesnis nei vandens tankis. Tačiau žmogus, kai jo plaučiuose yra tam tikras oro kiekis, gali ramiai plūduriuoti ir vandens paviršiuje. Jei eksperimento sumetimais būdami vandenyje iškvėpsite visą orą iš plaučių, pamažu imsite grimzti į dugną. Todėl visada atminkite, kad maudytis nėra baisu, pavojinga nuryti vandenį ir leisti jį į plaučius – tai dažniausia tragedijų ant vandens priežastis.

Į skystį panardintą kūną, be gravitacijos, veikia ir plūduriuojanti jėga – Archimedo jėga. Skystis spaudžia visus kūno veidus, tačiau slėgis nėra vienodas. Juk apatinis kūno veidas yra panardintas į skystį labiau nei viršutinis, o slėgis didėja didėjant gyliui. Tai yra, jėga, veikianti apatinį kūno paviršių, bus didesnė už jėgą, veikiančią viršutinį. Todėl atsiranda jėga, kuri bando išstumti kūną iš skysčio.

Archimedo jėgos reikšmė priklauso nuo skysčio tankio ir tos kūno dalies, kuri yra tiesiogiai skystyje, tūrio. Archimedo jėga veikia ne tik skysčiuose, bet ir dujose.

Archimedo dėsnis: į skystį ar dujas panardintą kūną veikia plūduriavimo jėga, lygi skysčio ar dujų svoriui kūno tūryje. Norint apskaičiuoti Archimedo jėgą, reikia padauginti skysčio tankį, į skystį panardintos kūno dalies tūrį ir pastovią reikšmę g.

Skysčio viduje esantį kūną veikia dvi jėgos: gravitacijos jėga ir Archimedo jėga. Šių jėgų įtakoje kūnas gali judėti. Yra trys plūduriuojančių kūnų sąlygos:

Jei gravitacija yra didesnė už Archimedo jėgą, kūnas grims, nugrims į dugną.

Jei gravitacija lygi Archimedo jėgai, tai kūnas gali būti pusiausvyroje bet kuriame skysčio taške, kūnas plūduriuoja skysčio viduje.

Jei gravitacijos jėga mažesnė už Archimedo jėgą, kūnas plūduriuos, kils aukštyn.

Skysčio paviršiuje plūduriuojantys kūnai

Paviršiaus padėtyje plūduriuojantį kūną išilgai OZ ašies veikia dvi jėgos (1.1 pav.) Tai kūno gravitacijos jėga. G ir plūduriuojanti Archimedo jėga P z .

plaukimas, t.y. panardintas . Pagrindinės navigacijos teorijos sąvokos yra šios:

- burinis lėktuvas(I-I) - skysčio laisvojo paviršiaus plokštuma, kertanti kūną;

- vandens linija - kūno paviršiaus ir plaukimo plokštumos susikirtimo linija;

- juodraštis (y)- žemiausio kūno taško panardinimo gylis. Jame raudona vaterlinija pažymėta didžiausia leistina laivo grimzlė;

- poslinkis - laivo išstumto vandens svoris. Laivo vandentalpa esant pilnai pakrovai yra pagrindinė jo techninė charakteristika;

Poslinkio centras (taškas D, 1.1 pav.) – poslinkio svorio centras, per kurį eina plūduriuojančios Archimedo jėgos veikimo linija;

Navigacijos ašis (О О ") - linija, einanti per svorio centrą C ir poslinkio centrą D, kai kūnas yra pusiausvyroje.

Norint išlaikyti pusiausvyrą, lydymosi ašis turi būti vertikali. Jei plūduriuojantį laivą skersine kryptimi veikia išorinė jėga, pavyzdžiui, vėjo slėgio jėga, tada laivas riedės, navigacijos ašis pasisuks taško C atžvilgiu ir atsiras sukimo momentas M k, sukant laivą santykiškai. išilginei ašiai prieš laikrodžio rodyklę (1.2 pav.)

Plaukiojančio kūno stabilumas priklauso nuo santykinės taškų C ir D padėties. Jei svorio centras C yra žemiau poslinkio centro D, tai plaukiant paviršiumi kūnas visada yra stabilus, nes sukimo momentas M k, atsirandantis ritinys visada nukreipiamas priešinga ritiniui kryptimi.

Jei taškas C yra aukščiau taško D (1.3 pav.), tai plūduriuojantis kūnas gali būti stabilus ir nestabilus. Panagrinėkime šiuos atvejus išsamiau.

Su ritiniu poslinkio centras D pasislenka horizontaliai ritinio link, nes viena laivo pusė išstumia didesnį vandens kiekį nei kita.

Tada plūduriuojančios Archimedo jėgos P z veikimo linija eis per naują poslinkio centrą D „ir susikirs su navigacijos ašimi OO“ taške M, vadinamą metacentras. Norėdami suformuluoti stabilumo sąlygą, pažymime segmentą

M D 1 = b,aCD 1 =∆ , kur b - metacentrinis spindulys; ∆- ekscentriškumas.

Stabilumo sąlyga: kūnas yra stabilus, jei jo metacentrinis spindulys didesnis už ekscentriškumą, t.y. b > ∆.

Grafinis stabilumo sąlygos aiškinimas parodytas fig. 1.3, kuris rodo, kad a) atveju b > ∆ ir gautas sukimo momentas nukreipiamas priešinga ritiniui kryptimi, o b) atveju turime: b< ∆ ir momentas M iki suka kūną riedėjimo kryptimi, t.y. kūnas nestabilus.

Poslinkis laivas (laivas) - vandens kiekis, kurį išstumia povandeninė laivo (laivo) korpuso dalis. Šio skysčio kiekio svoris yra lygus viso laivo svoriui, nepriklausomai nuo jo dydžio, medžiagos ir formos.

Išskirti tūrinis ir masyvi standartinis, normalus, užbaigti, didžiausias, tuščia poslinkis.

Poslinkis Vandens linija(olandų. vandens linija) – ramaus vandens paviršiaus sąlyčio su plūduriuojančio laivo korpusu linija. Taip pat – laivo teorijoje teorinio brėžinio elementas: korpuso pjūvis pagal horizontalią plokštumą.

Masinis poslinkis

Standartinis poslinkis

Normalus poslinkis

Pilnas poslinkis

Maksimalus poslinkis

Šviesos poslinkis

Povandeninis poslinkis

paviršiaus poslinkis

Plaukiojančių kūnų stabilumas

Stabilumas plūduriuojantys kūnai vadinami jų gebėjimu grįžti į pradinę padėtį po to, kai jie buvo pašalinti iš šios padėties dėl bet kokių išorinių jėgų įtakos.

Norint suteikti plūduriuojančiam kūnui stabilumą, būtina, kad jam nukrypus nuo pusiausvyros padėties, būtų sukurta jėgų pora, kuri grąžins kūną į pradinę padėtį. Tokią jėgų porą gali sukurti tik jėgos G ir P n Yra trys skirtingi šių jėgų tarpusavio išdėstymo variantai (5.3 pav.).

Ryžiai. 5.3. Pusiau panardintų kūnų stabilumas su abipusiu svorio centro ir poslinkio centro išdėstymu a ir b- stabili pusiausvyra

Masės centras yra žemiau poslinkio centro.Kulniuojant poslinkio centras pasislenka ir dėl kūno padėties pasikeitimo, ir dėl pasislinkusio tūrio formos pasikeitimo. Tokiu atveju atsiranda pora jėgų, siekiančių grąžinti kūną į pradinę padėtį. Todėl kūnas turi teigiamą stabilumą.

Masės centras sutampa su poslinkio centru- korpusas taip pat turės teigiamą stabilumą dėl poslinkio centro poslinkio dėl pasikeitusio tūrio formos.

Masės centras yra aukščiau poslinkio centro.Čia yra du pagrindiniai variantai (5.4 pav.):

1) kėlimo jėgos susikirtimo taškas su navigacijos ašimi M (metacentras) yra žemiau masės centro – balansas bus nestabilus (5.4 pav., a);

2) metacentras yra virš masės centro – balansas bus stabilus (5.4 pav., b). Atstumas nuo metacentro iki masės centro vadinamas metacentrinis aukštis. metacentras - kėlimo jėgos susikirtimo taškas su navigacijos ašimi. Jei taškas M yra virš taško NUO, tada metacentrinis aukštis laikomas teigiamu, jei jis yra žemiau taško NUO- tada jis laikomas neigiamu.

Taigi galima padaryti tokias išvadas:

pusiau panirusio kūno stabilumas priklauso nuo santykinės taškų padėties M ir NUO(nuo metacentrinio aukščio);

kūnas bus stabilus, jei metacentrinis aukštis bus teigiamas, t.y. metacentras yra virš svorio centro. Beveik visos karinės plūduriuojančios transporto priemonės yra pagamintos 0,3–1,5 m metacentriniu aukščiu.

Ryžiai. 5.4. Pusiau panardintų kūnų stabilumas atsižvelgiant į santykinę svorio centro ir metacentro padėtį:

a- nestabili pusiausvyra; b- stabili pusiausvyra

Poslinkis laivas (laivas) - vandens kiekis, kurį išstumia povandeninė laivo (laivo) korpuso dalis. Šio skysčio kiekio masė yra lygi viso laivo masei, nepriklausomai nuo jo dydžio, medžiagos ir formos.

Išskirti tūrinis ir masyvi poslinkis. Pagal laivo krovinio būklę jie išskiria standartinis, normalus, užbaigti, didžiausias, tuščia poslinkis.

Povandeniniams laivams yra po vandeniu poslinkis ir paviršius poslinkis.

Poslinkis

poslinkis, lygus povandeninės laivo (laivo) dalies tūriui iki vaterlinijos.

Masinis poslinkis

vandentalpa lygi laivo (laivo) masei.

Standartinis poslinkis

pilnai įrengto laivo (laivo) su įgula, bet be kuro, tepalų ir geriamojo vandens talpyklose, poslinkis.

Normalus poslinkis

darbinis tūris, lygus standartiniam tūriui, pridėjus pusę kuro, tepalų ir geriamojo vandens bakuose.

Pilnas poslinkis

darbinis tūris lygus standartiniam tūriui plius visos kuro, tepalų, geriamojo vandens rezervuaruose, krovinio atsargos.

Maksimalus poslinkis

darbinis tūris, lygus standartiniam tūriui, pridėjus maksimalias kuro, tepalų, geriamojo vandens rezervuaruose, krovinio atsargas.

šviesos poslinkis)

tuščio laivo (laivo), tai yra laivo (laivo) be įgulos, kuro, atsargų ir kt.

Povandeninis poslinkis

povandeninio laivo (batiskafo) ir kitų povandeninių laivų povandeninis poslinkis. Viršija paviršiaus poslinkį vandens mase, paimama panardinant į pagrindinius balasto rezervuarus.

paviršiaus poslinkis

povandeninio laivo (batiskafo) ir kitų povandeninių laivų poslinkis vandens paviršiuje prieš panardinimą arba pakilus į paviršių.

Plaukimas – tai kūno gebėjimas išsilaikyti skysčio paviršiuje arba tam tikrame skysčio lygyje.

Žinome, kad bet kurį skystyje esantį kūną veikia dvi priešingomis kryptimis nukreiptos jėgos: gravitacijos jėga ir Archimedo jėga.

Gravitacijos jėga lygi kūno svoriui ir nukreipta žemyn, o Archimedo jėga priklauso nuo skysčio tankio ir yra nukreipta į viršų. Kaip fizika paaiškina kūnų plūduriavimą ir kokios sąlygos kūnams plūduriuoti paviršiuje ir vandens storymėje?

Archimedo jėga išreiškiama formule:

Fvyt \u003d g * m šulinys \u003d g * ρ šulinys * V šulinys \u003d P šulinys,

kur m w yra skysčio masė,

o P W – kūno išstumto skysčio svoris.

O kadangi mūsų masė lygi: m W = ρ W * V W, tai iš Archimedo jėgos formulės matome, kad ji priklauso ne nuo panardinto kūno tankio, o tik nuo išstumto skysčio tūrio ir tankio. pagal kūną.

Archimedo jėga yra vektorinis dydis. Plūdrumo jėgos egzistavimo priežastis yra viršutinės ir apatinės kūno dalių slėgio skirtumas.Paveiksle parodytas slėgis P 2 > P 1 dėl didesnio gylio. Archimedo jėgai atsirasti pakanka, kad kūnas bent iš dalies būtų panardintas į skystį.

Taigi, jei kūnas plūduriuoja skysčio paviršiuje, tai plūduriuojanti jėga, veikianti šio kūno dalį, panardintą į skystį, yra lygi viso kūno gravitacijai. (Fa = P)

Jei gravitacija yra mažesnė už Archimedo jėgą (Fa > P), tada kūnas pakils iš skysčio, tai yra, plūduriuos.

Tuo atveju, kai kūno svoris yra didesnis už jį išstumiančią Archimedo jėgą (Fa

Iš gauto santykio galima padaryti svarbias išvadas:

Plūduriavimo jėga priklauso nuo skysčio tankio. Ar kūnas skęs, ar plūduriuos skystyje, priklauso nuo kūno tankio.

Kūnas plūduriuoja visiškai panardintas į skystį, jei jo tankis lygus skysčio tankiui

Kūnas plūduriuoja, iš dalies išsikišęs virš skysčio paviršiaus, jei kūno tankis yra mažesnis už skysčio tankį

- jei kūno tankis didesnis už skysčio tankį, plaukimas neįmanomas.

Žvejų valtys gaminamos iš sausos medienos, kurios tankis mažesnis nei vandens.

Kodėl laivai plūduriuoja?

Į vandenį panirusio laivo korpusas yra padarytas tūrinis, o šio laivo viduje yra didelės ertmės, užpildytos oru, kurios labai sumažina bendrą laivo tankį. Taip labai padidėja laivo išstumto vandens tūris, didėja jo stūmimo jėga, o bendras laivo tankis yra mažesnis už vandens tankį, kad laivas galėtų plūduriuoti paviršiumi. Todėl kiekvienas laivas turi tam tikrą krovinio masės ribą, kurią jis gali nuvežti. Tai vadinama laivo poslinkiu.