Спор в соцсетях: почему тяжелые корабли плавают, а легкие гвозди тонут
Получается, что лодки каким-то образом используют выталкивающую силу.
Люди удивляются, почему гвозди тонут, а гигантские металлические корабли плавают. Пользователи Facebook задали этот вопрос в группе "Физика - это весело". Мол, гвоздь тонет в воде, а железный корабль плавает, почему так происходит, – попробуем разобраться. Чтобы ответить, нам нужно немного узнать о густоте и плавучести. Возможно, вы учили этот ответ в школе, но нет ничего постыдного в том, чтобы забыть его и немного освежить в памяти.
Плавучесть – это восходящая сила в любом текучем веществе, которая действует на все находящиеся в нем тела. Эта сила возникает из-за давления в жидкости, которое тем больше, чем глубже вы опускаетесь в жидкость. Давление на нижнюю часть предмета в жидкости выше, чем на верхнюю, что провоцирует восходящую силу. Принцип Архимеда утверждает, что на тело, погруженное или частично погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, которую оно вытесняет, пишет IFLScience.
Если выталкивающая сила жидкости больше, чем прижимная сила объекта, — масса тела, умноженная на силу гравитационного поля - то объект будет плавать. Но предметы, имеющие большую плотность, чем вода (на поверхности), будут тонуть, пока силы не выровняются.
Следовательно, гвоздь тонет, потому что он плотнее воды. Есть исключения для меньших объектов, которые могут держаться за счет поверхностного натяжения воды, но здесь это не наш вариант. Теперь относительно кораблей. На первый взгляд, выглядит так, что, поскольку сталь плотнее воды, а грузовые суда загружены сотнями тысяч тонн груза, они должны тонуть. Но мы знаем точно, что они не тонут, по крайней мере, пока имеют неповрежденное дно.
Разгадка состоит в следующем. Сплошной стальной объект, конечно, утонул бы, но корабли – это не сплошная сталь. Они наполнены всевозможными другими материалами, в том числе воздухом, который и держит их на плаву. Средняя плотность корабля, включая воздух внутри него, ниже плотности воды, поэтому восходящая сила больше, чем тащащая его на дно океана, и поэтому корабль плавает.
То есть все дело в воздухе, содержащемся на корабле. Если вытеснить воздух, который держит вас на плаву, корабль погрузится и присоединится к гвоздю. Поместите корабль весом 100 тысяч тонн в воду, и он будет тонуть, пока не вытеснит 100 тысяч тонн воды. Когда вы наполняете корабль предметами плотнее воды, он погружается все глубже в воду, пока не вытеснит свой вес. Такое путешествие не понравится никому, а потому берегите воздух на борту!
Подписывайтесь на наш Telegram-канал, чтобы не пропустить важные новости. Подписаться на канал в Viber можно здесь.
