Miks laev ei upu: füüsika tegevuses

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Kas olete kunagi mõelnud, miks laev ei upu? Kui ehitate puidust parve, võib see ohutult vee peal hõljuda. Aga kui teete selle metallist või kivist, siis vajub see põhja. Seda nähtust pole raske seletada. Lõppude lõpuks erineb kivi või metalli tihedus puidu tihedusest. Füüsikatundides räägitakse sellest. Fakt on see, et puidu tihedus on palju väiksem kui metalli tihedus. Samal ajal on vee ujuvusjõu näitaja palju kõrgem kui parvel mõjuva gravitatsioonijõu näitaja. Metalliga on asjad veidi teisiti. Selle tihedus on piisav alt suur, et üleslükkejõud ei suuda gravitatsioonijõudu ületada. Selle tulemusena vajub parv põhja. Aga miks laev nüüd ei upu, kui need on metallist?

Kui puu katta

Vanasti ehitati laevu ainult puidust. Aga kõik muutub. Nüüd on laevad ehitatud usaldusväärsemast ja vastupidavamast materjalist - metallist. Aga miks laev ei upu? Kas ta muutub raskemaks? Mis on põhjus? Võib-olla on sees rohkem puitu kui metalli?

Kui võtate puu ja katate selle väga õhukese lehtmetalliga, siis konstruktsioon ei vaju. Seda nähtust saab seletadapärast mõningate arvutuste tegemist. Seega on konstruktsiooni keskmine tihedus väiksem kui vee tihedus. Siin on lihtsad numbrid. Kui võtame puidu massiks 100 kilogrammi tihedusega 600 kilogrammi kuupmeetri kohta ja metallkesta massiga 20 kilogrammi ja tihedusega 7800 kilogrammi kuupmeetri kohta, siis on laeva kogukaal vaid 120 kilogrammi, ja maht saab olema 0,168 kuupmeetrit. Jääb leida struktuuri keskmine tihedus. Selleks peate massi jagama mahu järgi. Tulemuseks on ligikaudu 714 kilogrammi kuupmeetri kohta. See näitaja on väiksem kui vee näitaja. See viitab sellele, et lehtmetalliga eelnev alt kaetud puidust anum ei upu. Vee tihedus on ju 1000 kilogrammi kuupmeetri kohta.

Moodne disain

Laeva disain on üsna lihtne. Puitu ei saa metalliga katta. Piisab, kui jätta konstruktsiooni sisse tühi õõnsus, kuhu vesi ei satu. Muidugi on see väljend pisut vale. Õõnsus täidetakse õhuga. Lõppude lõpuks on selle ainete segu tihedus vaid 1,29 kilogrammi kuupmeetri kohta.

Sellepärast laev ei upu, kui see on sügav. Tõepoolest, konstruktsiooni sees on suured õõnsused, mis on täidetud õhuga. Tänu sellele on kogu laeva tihedus palju väiksem kui vee tihedus. Selle tulemusena hoiab ujuvusjõud konstruktsiooni vee peal.

Miks vesi ei pääse laeva sisse

Muidugi, kui vesi satub süvendisse, siis laev paratamatult upub. Selle vältimiseks tehakse vaheseinad konstruktsiooni selles osas, mis asub vee all. Selle tulemusena moodustuvad sektsioonid. Samal ajal on need pitseeritud. Seetõttu ei saa ühte kambrisse sattunud vesi teise kambrisse sattuda. Kui kere sisse tekib auk, siis laev põhja ei lähe. Üleujutatakse ainult sektsiooni, kuhu vesi siseneb. Ülejäänud jäävad õhuga täidetud.

Kuidas kaupa transporditakse

Laeval on tavaliselt kaal. Ja see on võrdne vee massiga, mille ruumala laev meres hõivab. Muidugi ei sõida ookeanilaev tõenäoliselt tühj alt. Tavaliselt ei veeta laeva abiga mitte ainult inimesi, vaid ka suuri koormaid. Tühi laev kaalub palju vähem. See tähendab, et see ei vaju sügavale vette. Kui laev on laaditud, vajub see rohkem põhja. Aga miks laev ei upu isegi suure koormaga?

Tavaliselt tõmmatakse laeva kerele joon – veeliin. Laev ei tohi sellest osutist allapoole uppuda. Vastasel juhul on see ülekoormatud ja mis tahes suur laine võib struktuuri üle ujutada.