Плавание тел. Созданное человеком плавает


Плавучесть

Почему одни вещества тонут в воде, а другие нет? И почему есть так мало веществ, способных плавать в воздухе (т. е. летать, см. статью «Полёт«)? Понимание законов плавучести (и погружения) позволяет инженерам строить корабли из металлов, которые тяжелее воды, и конструировать дирижабли и воздушные шары, способные плавать в воздухе. В спасательный жилет накачивают воздух, поэтому он помогает человеку держаться на воде.

Почему предметы плавают

Если погрузить тело в воду, оно вытеснит некоторое количество воды. Тело занимает место, где раньше была вода, и уровень поды поднимается. На средневековой гравюре изображен Архимед, совершивший свое открытиеЕсли верить легенде, древнегреческий ученый Архимед (287 — 212 до н.э.), находясь в ванне, догадался, что по­груженное тело вытесняет равный объем воды. На средневековой гравюре изображен Архимед, совершивший свое открытие. Сила, с которой вода выталкивает погруженное и нее тело, называется силой выталкивания. Когда она равна весу тела, тело плавает и не тонет. Тогда вес тела равен весу вытесненной им воды. Пластмассовый утёнок очень лёгкий, поэтому достаточно небольшой силы выталкивания, чтобы удержать его на поверхности. Сила, направленная вниз (вес тела) за­висит от плотности тела. Плотность представляет собой отношение массы тела к его объему. Стальной шар тяжелее яблока того же размера, так как он плотнееСтальной шар тяжелее яблока того же размера, так как он плотнее. Частицы вещества в шаре упакованы более плотно. Яблоко может плавать в воде, но стальной шар тонет.

Чтобы тело не тонуло, его плотность должна быть меньше плотности воды. В противном случае силы выталкивания воды недостаточно, чтобы удержать тело на поверхности. Относительной плотностью тела называется его плотность по от­ношению к плотности воды. Относительная плотность воды равна единице, значит, если относительная плотность тела больше 1, оно утонет, а если меньше — будет плавать.

Закон Архимеда

Закон Архимеда гласит, что сила выталкивания равна весу жидкости, вытесненной погруженным в неё телом. Если сила вытал­кивания меньше веса тела, то оно тонет, если она равна весу тела, оно плавает.

Как плавают корабли

В наши дни корабли делают из стали, ко­торая в 8 раз плотнее воды. Не тонут же корабли потому, что их общая плотность меньше плотности воды. Корабль — это не цельный кусок стали (подробнее о стали в статье «Железо, сталь и прочие металлы«). В нем множества полостей, поэтому его вес распределяется по большому пространству, что и приводит к небольшой общей плотности. «Морской гигант» — одно из самых больших судов мира – весит 564 733 тонны. Благодаря большим размерам выталкивающая сила для него очень велика.

Морской гигант - одно из самых больших судов мираЕсли хотите увидеть, как действует сила выталкивания, бросьте в сосуд с водой глиняный шарик. Он утонет, и уровень воды поднимется. Отметьте фломастером новый уровень воды. Теперь слепите из этой же глина лодочку и осторожно опустите её на воду. Как видите, вода поднялась ещё выше. Лодочка вытесняет больше воды, чем шарик, а значит, и сила выталкивания больше.

Грузовые марки 

Грузовые марки — это линии, начерченные на борту судна. Они показывают, сколько груза судно может выдержать тех или иных условиях. Так, поскольку холодная вода плотнее теплой, она выталкивает судно сильнее. Значит, судно может взять па борт больше груза. Солёная вода плотнее пресной, следовательно, в пресной воде судно следует меньше нагружать. Изобрел грузовые марки Сэмюэл Плимсолл (1824-1898). Когда судно погружается в воду до соответствующей линии (см. рис.), оно считается полностью нагруженным. Значение буквенных символов: TF – пресная вода тропики, SF – пресная вода летом, T – солёная вода тропики, S – солёная вода летом, W – солёная вода зимой, WNA – Сев. Атлантика зимой.

Воздухоплавание 

Тела могут летать по тем же причинам, по каким они плавают в воде. На них действу­ет сила выталкивания воздуха. Плотность воздуха так мала, что в нем могут плавать очень немногие тела. Это, на­пример, баллоны с горячим воздухом, который менее плотен, чем холодный. Воздушные шары можно также наполнить гелием или другими газами, которые легче воз­духа.

Суда и лодки

Когда-то лодки и суда плавали, повинуясь силе ветра или мускульной силе человека. Создание двигателя позволило кораблестроителям использовать винты, толкающие судно сквозь толщу воды. В последнее время появились суда на подводных крыльях. «Великобритания» (построен в 1843 году) – первый железный корабль с гребным винтом. Его приводил в движение паровой двигатель. Корабль был также оснащён парусами. Контейнеровозы перевозят грузы в больших металлических ящиках. Их можно быстро погрузить на судно и сгрузить обратно при помощи кранов. Одно судно может принять на борт до 2000 контейнеров. Танкеры перевозят нефть и про чие жидкости в баках, расположенных в трюмах. Некоторые танкеры в 20 раз длиннее теннисного корта. 

Подводные лодки 

Подводные лодки погружаются и всплывают, изменяя свою относительную плотность. У них на борту есть большие контейнеры – балластные резервуары. Когда из них уходит воздух и внутрь закачивается вода, плотность лодки увеличивается и она погружается. Чтобы всплыть на поверхность, экипаж удаляет из резервуаров воду и накачивает туда воздух. Плотность вновь уменьшается и лодка всплывает. Балластные резервуары помещаются между внешним корпусом и стенками внутреннего отсека. Экипаж живёт и работает во внутреннем отсеке. Подводная лодка оснащена мощными винтами, которые позволяют ей двигаться сквозь толщу воды. На некоторых лодках установлены атомные реакторы (см. статью «Ядерная энергия и радиоактивность«).

www.polnaja-jenciklopedija.ru

Физика. Плавание тел и условия плавания тел

Условия плавания тел

Условия плавания тел следуют из закона Архимеда:

  1. Если выталкивающая сила больше, чем вес тела (F_A>P) , тело всплывает до тех пор, пока эти силы не уравновесятся.
  2. Если выталкивающая сила равна весу тела (F_A=P) , тело плавает в любой точке жидкости.
  3. Если выталкивающая сила меньше веса тела (F_A<P) , тело тонет.

Глубина погружения плавающего тела зависит от соотношения плотностей тела и жидкости. Если учесть, что P=mg=\rho Vg и F_A={\rho }_1gV_1 , то тело будет плавать в жидкости, если \rho V={\rho }_1V_1 (здесь \rho и V — плотность и объем тела, {\rho }_1 — плотность жидкости, а V_1 — объем погруженной части тела).

Из полученного соотношения можно сделать важные выводы:

  • тело плавает, будучи полностью погруженным в жидкость, если плотность тела равна плотности жидкости: \rho ={\rho }_1 ;
  • тело плавает, частично выступая над поверхностью жидкости, если плотность тела меньше плотности жидкости: \rho <{\rho }_1 ;
  • если плотность тела больше плотности жидкости, т.е . \rho <{\rho }_1 , плавание невозможно.

Плавания тел на границе нескольких сред

Если тело плавает на границе нескольких сред с плотностями {\rho }_1, {\rho }_2, \dots , то вес вытесненной жидкости, а, следовательно, и Архимедова сила в этом случае равны:

    \[F_A=\left({\rho }_1V_1+{\rho }_2V_2+\dots \right)g\]

где V_1 — объем части тела, погруженной в первую среду, V_2 — объем части тела, погруженной во вторую среду и т.д.

Плотность сухого дерева за счет полостей, наполненных воздухом, меньше плотности воды, и дерево может плавать на поверхности. Но железо и многие другие вещества значительно плотнее воды. Однако современные корабли сделаны из металла и перевозят различные грузы по воде. Как это возможно? Дело в том, что корпус корабля, который погружается в воду, делают объемным, а внутри этот корабль имеет большие полости, заполненные воздухом, что и уменьшает общую плотность корабля.

Глубина, на которую плавающий корабль погружается в воду, называется осадкой корабля. При полной загрузке корабль не должен опускаться ниже так называемой грузовой ватерлинии. Вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии, называется водоизмещением судна. Он равен силе тяжести, действующей на судно с грузом. Грузоподъемность судна показывает вес груза, который перевозится судном. Грузоподъемность равна разности водоизмещения и веса незагруженного судна.

Плотность человеческого тела немного больше плотности воды. Однако, человек, когда у него в легких содержится некоторое количество воздуха, тоже может спокойно держаться на поверхности воды. Если же, находясь в воде, выдохнуть весь воздух из легких, то начнется медленное погружение на дно. Поэтому при плавании опасно наглотаться воды и впустить ее в легкие, именно это является наиболее частой причиной несчастных случаев на воде.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Почему человек плавает, фото / Почему люди не умеют плавать, видео-инструкция

Сегодня у современного человека остается все меньше возможностей быть здоровым: плохая экология, сидячий образ жизни сильно сказываются на общем состоянии организма, и, чтобы хоть как-то укрепить здоровье, человек должен заниматься каким-либо видом спорта. Спорт всегда подразумевает тяжелые нагрузки и можно получить травмы. Но существует практически безопасный вид спорта – плавание.

Наверное, в мире мало людей, которые не хотели бы хорошо плавать. Для кого-то это просто удовольствие и способ хорошо провести время, а для кого-то плавание – серьезная тренировка, которая должна помочь завоевать новые победы.

Зачем людям уметь плавать?

Плавание в бассейне

Вообще, причин, по которым люди хотя научиться плавать может несколько. Мы затронем сегодня некоторые из них, прежде чем ответить на вопрос о том, каким образом можно научиться держаться на воде, а затем и укрепить свое здоровье.

Почему люди хотят научиться плавать?

  • Это доставляет удовольствие. Действительно, посещение бассейна или купание в реке или на море – это развлечение. Во многом именно желание получить удовольствие является стимулом для детей и взрослых научиться плавать;
  • Спортивный интерес. Наверное, ни для кого не секрет, что заниматься спортом на воде – это хороший способ держать себя в форме. Различные упражнения придуманы для того, чтобы вы могли развивать ваше тело и поддерживать его в тонусе;
  • Желание помогать другим и чувство ответственности. Многие родители понимают, что для того, чтобы спасти из воды в случае необходимости своих детей, нужно уметь плавать;
  • Инстинкт самосохранения. В опасной ситуации может понадобиться умение плавать.

Как удержаться на воде?

Занятия спортом в бассейне

Вполне очевидно, что для того, чтобы уметь плавать, нужно держаться, не утопая, на воде. Ведь наше тело плотнее пресной воды, а, значит, оно в ней тонет. Но продуманные движения руками и ногами позволяют человеку удержаться.

Рассмотрим некоторые, наиболее популярные стили плавания:

  • Брас;
  • На спине;
  • Кроль;
  • Баттерфляй.

Разумеется, у каждого из этих стилей есть свои особенности. Но в основе любого плавания лежит передвижение. Как раз за счет движения люди и удерживаются на воде. А это значит, что начать нужно именно с базовых движений. Есть множество упражнений, которые помогут вам научиться правильно двигаться в воде. Практиковать их нужно сначала на суше, потом там где мелко, и только потом можно перейти на глубину.

Разумеется, никто не начинает с профессионального плавания – нужно сначала научиться держаться на воде, изучить базовые стили для новичков, потом научиться брасом и на спине. Затем можно переходить к более сложным и продвинутым стилям.

Ведь между умением плавать и умением держаться на воде есть вполне очевидная разница: плавание – это скорость, спорт, развитие. Умение держаться на воде может быть первой ступенью на пути к спорту и настоящим достижениям, вроде овладения новыми, более сложными стилями.

Что мешает человеку научиться хорошо плавать?

Пловец ныряет в бассейне

На пути к достижению цели у человека всегда появляются какие-то препятствия. И умение плавать здесь не будет исключением. Итак, какие препятствия могут возникнуть на пути у человека, который хочет научиться плавать?

  • Страх. Пожалуй, это самое первое и самое большое препятствие для каждого человека. Победив его, вы будете чувствовать себя намного увереннее;
  • Лень. Для того, чтобы уметь плавать, нужно регулярно заниматься, выполнять различные упражнения. Ленивым людям это будет не так уж и просто сделать, поэтому с ленью необходимо бороться;
  • Неуверенность в себе. Многие люди сами ограничивают свои возможности, не веря в себя. Никакой пользы данный подход не приносит.
Для того, чтобы научиться хорошо плавать, человеку нужно поставить цель и идти к ней, преодолевая те препятствия, которые могут возникнуть на пути.

Целенаправленно работая над своей мечтой по несколько раз в неделю, усердно занимаясь и не пропуская тренировок, вы добьетесь значительных результатов, а впоследствии и успеха.

Плавание принесет вам колоссальную пользу: укрепит здоровье и улучшит самочувствие. Кроме того, вы будете увлечены интересным делом, успех в котором повысит вашу самооценку.

ybasseyna.ru


.