چرا کشتی غرق نمی شود: فیزیک در عمل

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

آیا تا به حال فکر کرده اید که چرا یک کشتی غرق نمی شود؟ اگر یک قایق از چوب بسازید، می تواند با خیال راحت روی آب شناور شود. اما اگر آن را از فلز یا سنگ بسازید، به پایین فرو می رود. توضیح این پدیده دشوار نیست. به هر حال، چگالی سنگ یا فلز با چگالی چوب متفاوت است. در درس فیزیک در مورد آن صحبت می کنند. واقعیت این است که چگالی چوب بسیار کمتر از چگالی فلز است. در عین حال، نشانگر نیروی شناور آب بسیار بالاتر از نشانگر نیروی گرانشی است که روی قایق عمل می کند. در مورد فلز، همه چیز کمی متفاوت است. چگالی آن به اندازه ای زیاد است که نیروی شناور قادر به غلبه بر نیروی گرانش نیست. در نتیجه، قایق غرق می شود. اما چرا کشتی در حال حاضر غرق نمی شود که آنها از فلز ساخته شده اند؟

اگر درخت را غلاف کند

در قدیم، کشتی ها فقط از چوب ساخته می شدند. اما همه چیز در حال تغییر است. اکنون کشتی ها از مواد قابل اعتمادتر و بادوام تر - فلز ساخته می شوند. اما چرا کشتی غرق نمی شود؟ آیا او سنگین تر می شود؟ دلیل ش چیه؟ شاید داخل آن چوب بیشتر از فلز باشد؟

اگر درختی را بردارید و آن را با ورقه فلزی بسیار نازک بپوشانید، ساختار غرق نمی شود. این پدیده قابل توضیح استپس از انجام برخی محاسبات بنابراین، چگالی متوسط سازه کمتر از چگالی آب خواهد بود. در اینجا اعداد ساده هستند. اگر جرم چوب را 100 کیلوگرم با چگالی 600 کیلوگرم بر متر مکعب، و روکش فلزی به وزن 20 کیلوگرم و تراکم 7800 کیلوگرم در متر مکعب را در نظر بگیریم، وزن کل ظرف تنها 120 کیلوگرم خواهد بود. و حجم 0.168 متر مکعب خواهد بود. باقی مانده است که چگالی متوسط سازه را پیدا کنیم. برای انجام این کار، باید جرم را بر حجم تقسیم کنید. نتیجه تقریباً 714 کیلوگرم بر متر مکعب است. این شاخص کمتر از آب است. این نشان می دهد که یک ظرف چوبی که از قبل با ورق فلز پوشانده شده است، غرق نمی شود. به هر حال، چگالی آب 1000 کیلوگرم بر متر مکعب است.

طرحهای مدرن

طراحی کشتی بسیار ساده است. شما نمی توانید چوب را با فلز روکش کنید. کافی است یک حفره خالی در داخل سازه بگذارید که آب وارد آن نشود. البته این عبارت کمی نادرست است. حفره با هوا پر خواهد شد. به هر حال، چگالی این مخلوط از مواد تنها 1.29 کیلوگرم بر متر مکعب است.

به همین دلیل است که کشتی وقتی عمیق است غرق نمی شود. در واقع، در داخل سازه حفره های بزرگی وجود دارد که با هوا پر شده است. به همین دلیل، چگالی کل کشتی بسیار کمتر از چگالی آب است. در نتیجه، نیروی شناوری سازه را سرپا نگه می دارد.

چرا آب داخل کشتی نمی رود

البته اگر آب وارد حفره شود، کشتی به ناچار غرق می شود.برای جلوگیری از این اتفاق، در قسمتی از سازه که در زیر آب قرار دارد، پارتیشن بندی می شود. در نتیجه، محفظه ها تشکیل می شوند. در عین حال مهر و موم می شوند. به همین دلیل، آبی که به یک محفظه وارد می شود نمی تواند وارد قسمت دوم شود. اگر سوراخی در بدنه ظاهر شود، کشتی به پایین نمی رود. فقط محفظه ای که آب وارد آن می شود دچار سیل می شود. بقیه پر از هوا خواهند ماند.

نحوه حمل و نقل کالا

یک کشتی معمولاً وزن دارد. و برابر است با جرم آبی که کشتی حجم آن را در دریا اشغال می کند. البته بعید است که یک کشتی اقیانوسی خالی حرکت کند. معمولاً با کمک کشتی نه تنها افراد، بلکه بارهای زیادی نیز جابه جا می شوند. یک کشتی خالی وزن بسیار کمتری دارد. این بدان معنی است که در اعماق آب فرو نخواهد رفت. اگر کشتی بارگیری شود، بیشتر غرق می شود. اما چرا کشتی حتی با بار زیاد غرق نمی شود؟

معمولاً یک خط روی بدنه کشتی کشیده می شود - خط آب. کشتی نباید زیر این نشانگر غوطه ور شود. در غیر این صورت، بیش از حد بارگذاری می شود و هر موج بزرگی ممکن است ساختار را سیل کند.