Плаване на телата
Защо подводниците могат да изплават на повърхността на моретата и да плават на различна дълбочина?
Защо в Мъртво море можем да се излежаваме спокойно на повърхността му, без да потънем?
Наблюдавайте опита
На силомер е окачена теглилка от 40 g. (фиг. 1) Силата на тежестта на теглилката се уравновесява от действието на силомера. Деленията на силомера показват силата на тежестта G на теглилката. Последователно потапяме теглилката в три съда със спирт, вода и силно солена вода. Забелязваме, че показанието на силомера се променя, като той отчита по-малки стойности. Сякаш теглилката е „олекнала“.
От таблицата се вижда, че независимо в каква течност е потопена теглилката, тя „олеква“.
Изтласкваща сила
Причина за това явление е възникването в течността на сила F, която действа върху теглилката в обратна посока на силата на тежестта G. Тя изтласква теглилката нагоре. Тази сила се нарича изтласкваща сила.
За различните течности изтласкващата сила е различна, но винаги предизвиква „олекване“ на тялото.
В таблица 2 са представени плътностите на течностите от опита, който описахме. Нека сравним показанието на силомера от таблица 1 с плътностите на течностите от таблица 2. Можем лесно да установим, че „олекването“ на теглилката е най-малко, когато е потопена в спирт, и най-голямо, когато е потопена в солена вода.
Изтласкващата сила зависи от плътността на течността, в която е потопено дадено тяло. Колкото плътността е по-голяма, толкова и изтласкващата сила е по-голяма.
Плаване на телата
Наблюдавайте опита
В стъклена вана с вода внимателно пускаме метално топче. То потъва на дъното. След това пускаме едно топче от парафин със същите размери. Част от него потъва във водата и част остава над повърхността.
Коя е причината за това? Вече знаете, че върху потопеното в течност тяло действат две сили – силата на тежестта G и изтласкващата сила F, която действа в противоположна посока на силата на тежестта. При металното топче G1 е много по-голяма от F и то потъва на дъното. При парафиновото топче G2 e по-малка от F и то изплава към повърхността. Една част от топчето излиза над повърхността и по такъв начин изтласкващата сила намалява, докато се уравновеси от силата на тежестта. Казваме, че топчето плава в течността.
Извод: За да плава едно тяло в течност, трябва силата на тежестта G на тялото и изтласкващата сила F да се уравновесяват.
Направете у дома
Вземете едно яйце и внимателно го потопете в съд с вода. То ще потъне на дъното на съда. След това започнете да сипвате постепенно сол във водата, като я разбърквате. Ще установите, че в определен момент яйцето ще започне да плава във водата. Ако продължите да сипвате сол, то ще се издига все повече към повърхността на водата. Опишете вашите разсъждения в работните тетрадки, като отговорите на следните въпроси:
1. Защо първоначално яйцето потъва във водата?
2. Как се променя водата, когато сипваме сол в нея?
3. Как влияе плътността на течността върху изтласкващата сила?
4. Кога яйцето започва да плава във водата?
Приложение
Сигурно сте виждали как космонавтите на Международната космическа станция (МКС) „плуват“ в пространството. Вече знаете, че тяло, потопено във вода, „олеква“. Усещането на човек, потопен във вода, е подобно на това в Космоса.
За да се тренират космонавтите да изпълняват ремонтни операции в открития Космос, те се потапят в басейни, пълни със специална течност. Плувайки в тази течност, космонавтите имат същото усещане, както в открития Космос. По такъв начин обучението, което се провежда, е много ефективно и подготвя бъдещите космонавти за трудните условия в Космоса.
За да се избегне претоварване на корабите и опасността от потъване, отстрани на всеки кораб съществува специална линия, наречена „товарна марка“. Тя се състои от кръг с хоризонтална черта, минаваща през центъра на кръга.
Нещо повече
Подводниците са специализирани плавателни съдове, които могат да се потапят на различна дълбочина и да извършват подводна работа за продължително време. Освен за военни цели подводниците се използват за изследване на морското дъно. Създаването на все по-усъвършенствани подводници е в неразривна връзка с напредъка на технологиите и създаването на нови материали.