Сообщение плавание судов воздухоплавание
Обновлено: 02.07.2024
Плавание судна — это способность лодки, катера или корабля перемещаться по воде на дальние и близкие расстояния.
Плавать в воде может любое судно: маленькая деревянная лодочка, небольшая яхта и многотонный грузовой корабль.
И если человеческий мозг вполне способен понять, почему не тонут легкие судна, то плавание тяжелых грузовых судов можно объяснить, только зная законы физики.
Для того чтобы судно не тонуло в воде, а плавало в ней, необходимо, чтобы средняя плотность судна была значительно меньше плотности жидкости.
Для того чтобы судно перемещалось по водному пространству, оно должно быть частично погружено в нее. Соответственно, у корабля всегда есть и надводная и подводная части.
Осадка судна — это глубина, на которую погружается судно в воду.
Ватерлиния — это максимальная глубина, на которую судно может погрузиться в воду.
Водоизмещение — это общее количество воды, вытесняемое погруженной частью корабля и измеряется в килограммах, так как равно массе всего судна.
Какие физические законы оказывают влияние на корабль
Главный физический закон, оказывающий влияние на корабль в воде, — это закон Архимеда.
На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая его сила, численно равная весу жидкости или газа в объеме погруженной части тела.
Формула этой закономерности выглядит таким образом:
F A = P = ρ × g × V , где:
- F_A — сила выталкивания или Архимедова сила;
- P — вес жидкости, вытесненной телом;
- ρ — плотность жидкости;
- g — ускорение свободного падения;
- V — объем погруженной в жидкость или газ части тела.
Особенности использования закона Архимеда
Человечеству знание закона Архимеда позволяет управлять объектами, находящимися в жидкости или газе:
- чтобы тело плавало на поверхности, нужно, чтобы плотность его была меньше плотности жидкости или газа, в котором оно находится;
- чтобы тело полностью погрузилось в жидкость или газ, нужно, чтобы его плотность и плотность жидкости/газа были равны;
- чтобы тело пошло ко дну, его плотность должна быть больше плотности того вещества, в котором оно находится.
Эти знания позволяют людям заниматься мореплаванием, воздухоплаванием, активно использовать морские и воздушные суда, подводные лодки. Все они функционируют в воде или воздухе по закону Архимеда.
Так, у подводных лодок есть специальные резервуары, которые в зависимости от ситуации заполняются воздухом или водой. Это необходимо, чтобы управлять лодкой и поднимать ее к поверхности или опускать на заданную глубину.
Жидкость и давление в ней
Жидкость — это одно из агрегатных состояний вещества, которое обладает текучестью и характеризуется сохранением объема.
По законам физики, любое тело, обладающее массой, производит давление на ту поверхность, на которой оно находится. В жидкости это проявляется гидростатическим давлением верхних слоев на нижние.
Математически эта закономерность выглядит таким образом:
P = ρ × g × h , где:
- P — давление;
- ρ — плотность жидкости;
- g — коэффициент свободного падения;
- h — глубина погружения.
Так как коэффициент свободного падения — величина постоянная, получается, что давление в жидкости зависит от глубины погружения в нее и от плотности самой жидкости.
Формула для условия плавания
На погруженное в воду судно действуют две физические силы:
- одна из них направлена вниз — это сила тяжести тела;
- другая направлена вверх и выталкивает корабль из воды — это сила Архимеда.
Чтобы судно плавало на поверхности, нужно, чтобы выталкивающая сила Архимеда значительно превышала силу тяжести судна по своему значению.
F A > F T , где F A — сила выталкивания, действующая на тело, F T — сила тяжести
Сила Архимеда будет больше в том случае, когда плотность судна будет значительно меньше плотности воды:
- ρ т — плотность тела;
- ρ ж — плотность жидкости.
Вычисление грузоподъемности корабля, примеры задач с кратким решением
Грузоподъемность судна — это максимально допустимый вес груза, которое оно может перевозить.
Грузоподъемность судна равна разности водоизмещения и веса самого судна.
Вычисляется по формуле:
m г р = m - m В , где:
- m г р — грузоподъемность;
- m — масса ненагруженного судна;
- m В — водоизмещение судна.
P г р = F A - P c , где:
- P г р — вес груза;
- F A — сила Архимеда;
- P c — вес судна.
Судно, погруженное в пресную воду, вытесняет жидкость в объеме 15000 м³. Вес судна 5000 кН. Определите грузоподъемность этого судна.
Решение: по формуле P г р = F A - P c считаем грузоподъемность судна и получаем 145000 кН.
Ответ: 145000 кН
Плот, плывущий по реке, имеет площадь 8 м². После того как на него поместили груз, его осадка увеличилась на 20 см. Определите вес помещенного на плот груза.
Решение: по формуле F A = P = ρ × g × V , где V = S × h , считаем вес груза, получаем 16 кН.
Определите силу Архимеда, которая действует на деревянный плот объемом 12 м³, при условии, что плот погружен в воду на половину своего объема.
Решение: согласно формуле F A = P = ρ × g × V , сила Архимеда, действующая на плот, равна на 60 кН.
В различных водоемах постоянно присутствуют большие и маленькие плавучие средства. Какие-то суда перевозят пассажиров, другие транспортируют грузы. Кажется невероятным, что гигантским многотонным кораблям удается не утонуть.
Любой металл, помещенный на поверхность воды, немедленно опустится на дно. А ведь нынешние суда изготовлены из металла. Феномен удержания тяжелого металлического корпуса над водой, объясняется известными физическими законами.
Всякое тело, попавшее в воду, испытает на себе влияние выталкивающей силы. Телу не удастся утонуть, пока его выталкивает сила, превышающая вес этого тела. Это и есть объяснение того, почему судно удерживается на поверхности.
Сила вытесняемой воды зависит от объема плавающего средства. Если опустить в воду металлический шар, то он немедленно утонет. Но пустая шарообразная форма, сделанная из этого же металла, но раскатанного в тонкий лист, останется на поверхности, немного погрузившись.
Любое судно, покрытое металлом, устроено так, чтобы при погружении вытеснить основанием больше воды. Таким образом, плавсредство обеспечивает себе достаточную выталкивающую силу, равную совокупному весу корабля и груза. Внутреннее устройство лайнера подразумевает обязательное наличие множества пустых отсеков. Только так можно добиться уменьшения средней плотности судна.
Плавучий лайнер находится над поверхностью воды до тех пор, пока имеет идеальную обшивку. При любой пробоине судну грозит опасность. Заполняющая внутренние полости вода способна его затопить.
Для поддержания плавучести внутри кораблей устраивают перегородки. При небольшой пробоине водой заполнится лишь один отсек, что не повлияет на общую жизнеспособность. В случае аварии затопленный отсек можно осушить с помощью насоса, а пробоину залатать.
Всякое судно погружено в воду на определенную глубину – осадку. Морские суда снабжены изображением особой грузовой линии, разграничивающей воду и корпус корабля. Нельзя допускать погружения ниже этой линии, указывающей максимальную осадку.
Функционирование подводных лодок основано на существовании специальных отсеков. Чтобы герметичная конструкция смогла погрузиться, они заполняются водой. Для подъема из глубины отсеки освобождают, выдавливая воду сжатым воздухом. Снижение плотности лодки выталкивает ее к поверхности.
Вариант 2
Человечество создало множество удивительных технологий и машин за всё время своего существования и продолжает открывать и создавать всё новое и новое. Те или иные машины позволяли упрощать жизнедеятельность человека, какую либо рабочую деятельность, или же физическую. Так или иначе, многие умы человечества бились над тем как же упростить человеческую жизнь и исследование новых территорий. Таким образом, и было создано кораблестроение и суда.
Долгое время люди не могли преодолеть большие расстояние через моря и океаны, поэтому приходилось искать обходные суда, однако позже было придумано кораблестроение и сами суда, на которых наши предки смогли пересекать водные границы, и путешествовать туда, куда они хотят. Изобретение кораблестроения было весьма важным открытием, которое позволило человечеству открыть ранее закрытые территории.
Со временем деревянные суда прогрессировали в более технологичные свои версии, и эта прогрессия продолжалась до наших дней, и позволило нам увидеть суда и корабли такими, какими мы их знаем сегодня.
Различные суда, будь они из дерева или металла, помогает плавать то, что плотность материала, из которого они состоят, меньше плотности воды, потому они и могут так просто не тонуть в морской пучине.
Суда бывают разного назначения. Есть суда, которые перевозят различные грузы, есть суда, которые перевозят людей, такие суда называются пассажирскими, есть и такие, которые предназначены для ведения боевых действий. Так или иначе, существует множество различных видов кораблей и судов, которые создал человек для восполнения своих нужд и потребностей.
Первые корабли были построены из дерева и имели простейшую двигательную силу – людскую силу. На данный момент уже построены корабли способны двигаться с помощью механический двигателей и лопастей, которые разгоняют его до невиданных ранее скоростей. За последние 100 лет человеческая мысль и развитие совершили огромный скачок в создании средств передвижения и различных машин, что позволило более эффективно расправляться с различными расстояниями.
Популярные сегодня темы
Металл на данный момент имеет особую популярность при изготовлении различных предметов. В основном это железо, но также и применяют цветные металлы, такие как алюминий, титан и прочие
Роза – это красивейший цветок на земле из рода шиповников. Первые розы стали выращивать еще в Древней Греции и в Древнем Риме.
Изначально люди пользовались системой измерения, которая была, скажем так, всегда под рукой. Если быть точнее, то они измеряли длину сообразно размерам самого тела. К примеру, многие знают та
Люди – обитатели планеты Земля, которая, как известно, является частью огромного космического пространства в целом и Солнечной системы в частности. Особенность обитания на Земле заключается в
Азовское море является самым небольшим и мелководным морем на свете. Его самая значительная глубина составляет всего около 15 метров.
Модернизм появился в конце девятнадцатого до начала двадцатого века. От латинского "современный" и "новый", тем самым означающий поиск новых стилей и новых жанров.
Судна, которые плавают по озерам, реками, морям и океанам, построены из различных материалов., каждый из которых будет иметь свою плотность.
Например, корпусы больших судов чаще всего изготавливают из стальных листов. Крепления тоже изготавливаются из метала. В постройке одного корабля используются множество различных материалов как большей, так и меньшей плотности, чем плотность воды.
Содержание работы
1.Вступление
2. Рассказать о Плавание Судов
3. Рассказать о воздухоплавании
Сегодня на нашем уроке я хотела бы вам рассказать о плавании судов и воздухоплавании. И так что же такое Плавание Судов и откуда оно взялось? И как же они плавают?
Файлы: 1 файл
Реферат по физике 7 класс.docx
Реферат
на тему:
Плавание судов.
Воздухоплавание
Работу выполнила ученица 7 класса
Рабцевич Дарья 2015 г
1.Вступление
2. Рассказать о Плавание Судов
3. Рассказать о воздухоплавании
Сегодня на нашем уроке я хотела бы вам рассказать о плавании судов и воздухоплавании. И так что же такое Плавание Судов и откуда оно взялось? И как же они плавают?
Как плавают суда?
Судна, которые плавают по озерам, реками, морям и океанам, построены из различных материалов., каждый из которых будет иметь свою плотность.
Например, корпусы больших судов чаще всего изготавливают из стальных листов. Крепления тоже изготавливаются из метала. В постройке одного корабля используются множество различных материалов как большей, так и меньшей плотности, чем плотность воды.
Разберемся, как же судна остаются на плову, когда они изготовлены из таких предметов.
- Тело, которое погружают в воду, вытесняет своей погруженной в воду часть столько воды, что её вес будет равен весу тела в воздухе. Это справедливо для любого тела, аи судна кораблей не являются исключением.
- Вес воды , которая вытесняется подводной частью судна, будет равен весу судна в воздухе.
- Для глубины, на которую погружается судно в воду, придумали специальный термин – осадка. Для каждого судна существует свое максимально допустимое значение осадки. Это значение отмечают на корпусе корабля красной линией. Её еще называют ватерлиния.
После изобретения парохода в разных странах мира на судна стали устанавливать паровые машины, и паруса постепенно утратили свое значение.
В 1903 г. в России был построен первый теплоход — судно, приводимое в движение с помощью двигателя внутреннего сгорания. В настоящее время теплоходы являются самым распространенным видом водного транспорта.
На протяжении тысячелетий дерево представлялось единственным материалом, пригодным для построения судов. Всем было известно, что дерево (плотность которого меньше плотности воды) не тонет и запасов его в лесах столько, что проблем с построением из него судов никогда не будет.
Воздухоплавание
Все воздухоплавательные средства можно разделить на две группы: воздушные шары и дирижабли. Воздушные шары бывают трех основных видов: газовыми, тепловыми (они же термальные) и комбинированными. Самые первые воздушные шары были тепловыми. Горячий воздух в шар загонялся с помощью жаровен. Подобные летательные средства часто называют монгольфьерами, по фамилии французских изобретателей братьев Монгольфье. Современный облик тепловые аэростаты приобрели после усовершенствований американского инженера Пола Эдварда Йоста. В 1960 году он спроектировал компактную, но мощную горелку, работающую на пропане. Кроме того, ученый предложил изготавливать оболочку воздушных шаров из легкого, но прочного материала – нейлона. Новинки, предложенные американцем, пришлись по душе воздухоплавателям. И в настоящее время тепловые аэростаты – это самые распространенные воздухоплавательные аппараты в мире.
В современном воздухоплавании также используются и газовые аэростаты. Их часто именуют шарльерами в честь их изобретателя – профессора Жака Александра Шарля. Раньше в качестве газа использовался аммиак, водород и даже каменноугольный газ, теперь шары заправляют в основном гелием. Этим же газом частично заправляют и комбинированные аэростаты, или розьеры (по имени первого пилота Пилатра де Розье). Они представляют собой связку нескольких шаров, наполненных разными газами.
Главный недостаток воздушный шаров – их неспособность летать горизонтально без помощи воздушных потоков. Аэростаты могут без труда подниматься и опускаться, для этого воздухоплаватели сбрасывают балласт, выпускают лишний газ/воздух из шара, изменяют температуру газа/воздуха в шаре. Однако пролететь из одного города в другой при отсутствии ветра воздушные шары не могут. Эту проблему пытались решить еще инженеры XIX века. Результатом их трудов стало появление дирижаблей – управляемых аэростатов (по-французски dirigeable – управляемый). Поначалу это были простые воздушные шары, к корзинам которых крепились винтовые двигатели. В отличие от воздушных шаров, дирижаблями легко управлять, они могут перевозить большее количество людей, а также летать на дальние расстояния. Современные дирижабли развивают скорость до 100-135 км/ч.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Плавание судов и воздухоплавание
Плавание судов
На тело, которое будет находиться в жидкости действуют две силы. Сила тяжести и сила Архимеда. Они действуют в различных направлениях, сила тяжести вертикально вниз, сила Архимеда вертикально вверх.
Условием плавания двух тел, будет являться равенство силы тяжести и силы Архимеда.
Если плотность тела будет больше плотности жидкости, то тело в этой жидкости будет тонуть. Если плотность тела будет меньше плотности жидкости, то тело будет всплывать в этой жидкости. Если плотности тела и жидкости будут равны, то тело останется в равновесии внутри жидкости. Например, если кусок железа опустить в воду, то он потонет. А если этот же самый кусок опустить в ртуть, то он всплывет.
Рассмотрим теперь плавание судов
Как плавают суда?
Судна, которые плавают по озерам, реками, морям и океанам, построены из различных материалов., каждый из которых будет иметь свою плотность.
Например, корпусы больших судов чаще всего изготавливают из стальных листов. Крепления тоже изготавливаются из метала. В постройке одного корабля используются множество различных материалов как большей, так и меньшей плотности, чем плотность воды.
Разберемся, как же судна остаются на плову, когда они изготовлены из таких предметов.
Тело, которое погружают в воду, вытесняет своей погруженной в воду часть столько воды, что её вес будет равен весу тела в воздухе. Это справедливо для любого тела, а и судна кораблей не являются исключением.
Вес воды, которая вытесняется подводной частью судна, будет равен весу судна в воздухе.
Для глубины, на которую погружается судно в воду, придумали специальный термин – осадка. Для каждого судна существует свое максимально допустимое значение осадки. Это значение отмечают на корпусе корабля красной линией. Её еще называют ватерлиния.
Значение ватерлинии и водоизмещения
Водоизмещением судна, называется вес воды, которая будет вытеснена судном, при погружении его в воду до ватерлинии.
То есть водоизмещение - это максимальная отметка веса, которое может иметь судно вместе с грузом.
Например, сейчас для перевозки нефти строят суда водоизмещением 5 000 000 кН и более. Эти судна будут вместе с грузом, могут иметь массу более 500 000 тонн.
Грузоподъемностью судна называется водоизмещение судна за вычетом из него веса самого судна. Грузоподъемность - это величина, которая показывает, сколько груза может взять судно.
Воздухопла́вание (аэрона́втика — от греч. аэр — воздух и наута (греч. ναυτα — плавающий, мореплаватель) — управляемые или неуправляемые полёты в атмосфере Земли на летательных аппаратах легче воздуха (в отличие от авиации, использующей летательные аппараты тяжелее воздуха).
Виды аэростатов
Неуправляемые – воздушные шары
Управляемые – дирижабли
Привязные
Для того, чтобы шар поднялся в воздух, необходимо, чтобы архимедова сила, действующая на шар, была больше силы тяжести.
Fа > Fт
По мере подъема шара вверх архимедова сила, действующая на шар, уменьшается, так как уменьшается плотность верхних слоев атмосферы.
Чтобы подняться выше, с шара сбрасывают специально взятый для этой цели груз (балласт) и этим уменьшают силу тяжести.
Чтобы осуществить спуск шара из его оболочки при помощи специального клапана выпускают часть газа.
В горизонтальном направлении воздушный шар перемещается только под действием ветра (аэростат).
Чтобы шар поднялся выше, достаточно сильнее нагреть воздух в нем, увеличив пламя горелки.
Чтобы шар снизил высоту, необходимо уменьшить пламя горелки.
При определенной температуре вес шара и кабины может стать равен выталкивающей силе, тогда шар повисает в воздухе, и с него можно проводить наблюдения.
Читайте также: