Почему тонут корабли. Почему корабль не тонет

Способность держаться на поверхности воды свойственна не только кораблям, но и некоторым животным. Взять хотя бы водомерку. Это насекомое из семейства полужесткокрылых уверенно чувствует себя на водной глади, перемещаясь по ней скользящими движениями. Такая плавучесть достигается благодаря тому, что кончики лапок покрывают жесткие волоски, которые не смачиваются водой.

Ученые и изобретатели надеются, что в будущем человек сможет создать транспортное средство, которое будет передвигаться по воде по принципу водомерки.

Но в отношении традиционных судов принципы бионики не действуют. Объяснить плавучесть корабля, сделанного из металлических деталей, сможет любой ребенок, знакомый с основами физики. Как гласит закон Архимеда, на тело, которое погружается в жидкость, начинает действовать выталкивающая сила. Ее величина равна весу воды, вытесняемой телом при погружении. Тело не сможет , если сила Архимеда превышает вес тела или равна ему. По этой причине корабль остается на плаву.

Чем больше объем тела, тем больше воды он вытесняет. Железный шар, опущенный в воду, тут же утонет. Но если его раскатать до состояния тонкого листа и сделать из него полый внутри шар, то такая объемная конструкция будет держаться на воде, лишь слегка в нее погрузившись.

Суда с металлической обшивкой строят таким образом, чтобы в момент погружения корпус вытеснял очень большое количество воды. Внутри корабельного корпуса имеется множество пустых областей, заполненных воздухом. Поэтому средняя плотность судна оказывается значительно меньше, чем плотность жидкости.

Как сохранить плавучесть судна?

Корабль держится на плаву, пока его обшивка исправна и не имеет повреждений. Но судна окажется под угрозой, стоит ему получить пробоину. Сквозь прореху в обшивке внутрь судна начинает поступать вода, заполняя его внутренние полости. И тогда корабль вполне может затонуть.

Чтобы сохранить плавучесть судна при получении пробоины, его внутреннее пространство стали разделять перегородками. Тогда небольшая пробоина в одном из отсеков не угрожала общей живучести судна. Из отсека, который подвергался затоплению, с помощью насосов откачивали воду, а пробоину старались заделывать.

Хуже, если повреждалось сразу несколько отсеков. В этом случае судно могло утонуть из-за потери равновесия.

В начале XX века профессор Крылов предложил умышленно затапливать отсеки, расположенные в части судна, которая противоположна тем полостям, что подверглись затоплению. Корабль при этом несколько осаживался в воду, но оставался в горизонтальном положении и не мог утонуть в результате переворачивания.

Предложение морского инженера было столь необычным, что на него долгое время не обращали внимания. Только после поражения российского флота в войне с Японией его идею взяли на вооружение.

Современные океанские лайнеры по своим характеристикам выгодно отличаются от тех парусных судов, которые бороздили морские просторы несколько веков назад. Казалось бы, нынешние технологии должны обеспечить кораблям высокую живучесть и непотопляемость. Однако и теперь морские суда время от времени тонут. Причины морских катастроф могут быть самыми разными.

Инструкция

Современные суда оснащают самыми совершенными навигационными системами. Материалы, из которых изготовляют корпуса кораблей, отличаются высокой прочностью, устойчивостью к износу и повреждениям. Но время от времени в печати появляются печальные сообщения о гибели морских судов. Эти неприятности случались на море много веков назад, невозможно полностью исключить морские катастрофы и в XXI столетии.

Самая распространенная причина происходящих с кораблями катастроф заключается в пренебрежительном отношении экипажа к правилам мореходства. Опытные моряки знают, самое безопасное место для корабля – это суша. В море или океане корабль всегда подстерегают многочисленные неприятности. Особенно опасно плавание возле прибрежной полосы. Именно здесь чаще всего встречаются сильные течения, отмели и скалы, которые могут повредить судно.

Действительно, очень часто судно получает неустранимые повреждения, когда на полном ходу натыкается на препятствие. Обшивка корпуса достаточно крепка, но и она имеет предел прочности. Если судно получило серьезную , в трюм начинает поступать вода, которая заполняет отсеки. По этой причине судно теряет устойчивость и вполне может перевернуться.

Чтобы снизить вероятность затопления, внутреннее пространство современных кораблей стараются делить на герметичные отсеки, внутри которых устанавливают мощные насосы, способные откачать воду. Хуже всего, когда пробоина настолько велика, что помпы не могут справиться с нагрузкой. Большую прореху в обшивке заделать в море практически невозможно. Экипажу остается надеяться только на спасательные средства.

Любой корабль проектируется так, чтобы он имел определенный запас прочности и плавучести. Если поврежденное судно оказывается в океанских просторах в условиях сильного волнения или даже настоящего шторма, шансы на то, что корабль останется на плаву, уменьшаются. В условиях мощных волн некоторые суда, имеющие узкий и длинный корпус, вполне могут переломиться пополам. Итогом становится неминуемое погружение корабля под воду.

Еще одна из причин затопления корабля – неправильно размещенный и небрежно закрепленный груз. При шторме содержимое трюма вполне может переместиться в сторону, что нередко приводит к возникновению сильного крена. Если нагрузка на один из бортов становится критической, корабль способен опрокинуться набок и даже перевернуться вверх дном, после чего судно может пойти ко дну.

Полностью гарантировать безопасность при движении корабля по водным просторам нельзя. Но можно снизить вероятность трагедии, если неукоснительно соблюдать все правила вождения судов, выработанные многими поколениями мореходов, и с предельным вниманием отнестись к изменяющимся условиям, в которых проходит плавание.

Издревле человечество стремилось осваивать речные и морские просторы планеты. Первые ареалы расселения человека были образованы на берегах рек, озер, морей. Речные и морские пути – это первейшие транспортные магистрали, используемые человеком. Для освоения водных ресурсов развилась целая наука – судостроение. Постройка кораблей основана на целом комплексе наук и ремесел, опыте специалистов и технических достижениях

История судостроения

Историческая наука не может определить точных дат начала строительства судов. Но во многих письменных источниках упоминается о морских судах и существовании торговых путей, которые связывали между собой человеческие поселения. Эти свидетельства подтверждают высокие достижения древних кораблестроительных технологий. Первые простейшие суда задолго до колесной повозки.

В мифологии приведены детальные описания постройки кораблей. Уже примерно 2500 лет назад корабли различались по своему назначению - для перевозки грузов и для транспортировки пассажиров. Корабли приводились в действие шестами, веслами, парусами. Уже позднее стали строить судна для отдыха богатых людей. Основным материалом для постройки кораблей было дерево. Современные суда строят из металла, причем толщина каркаса может быть такой, что ее практически невозможно пробить.

Как корабль держится на воде

Способность корабля плавать в определенном положении определяется термином «плавучесть».

Плавучесть - свойство погруженного в жидкость тела оставаться в равновесии, не выходя из воды и не погружаясь дальше, то есть плавать.

Плавучесть судна обоснована тем, что сила тяжести судна уравновешивается выталкивающими силами воды, которые возникают в процессе гидростатического давления на корпус корабля. Эту взаимосвязь вывел в своем законе древнегреческий ученый Архимед. Выталкивающие силы воды зависят от плотности жидкости и объема корпуса корабля. Под действием этих сил корабль может двигаться.

Гидростатическое давление - это отношение сил к площади тела внутри любой жидкости, обусловленные весомостью жидкости.

Имеется несколько условий для плавания судна: если сила тяжести корабля больше гидростатического давления, то судно будет ; если сила тяжести корабля равна гидростатическому давлению, то судно будет находиться в равновесии в любой точке жидкости, будет плавать внутри жидкости; если сила тяжести меньше гидростатических сил, то судно будет держаться на поверхности.

Корабли по своей массе действительно тяжелые, но у них достаточный запас воздуха внутри корпуса и высокие борта. Сила тяжести любого судна меньше гидростатических сил воды, поэтому корабли держатся на воде. Если превысить грузоподъемность судна, то сила тяжести будет больше воздействия гидростатических сил, и корабль затонет. Аналогичная ситуация возникнет, если судно получило пробоину. Корпус наполнится водой, сила тяжести увеличивается, корабль тонет.

Если бросить в воду маленький камешек или медную монетку, они немедленно пойдут ко дну. Почему же тогда массивное и тяжелое деревянное бревно не тонет, а всего лишь слегка погружается в воду? Здесь срабатывают законы физики. Способность предметов плавать на поверхности жидкости объясняется различиями в плотности веществ.

Что такое плотность

Под плотностью вещества в подразумевают физическую величину, в которой между собой соотносятся масса и объем какого-либо тела. Плотность – существенный и относительно постоянный признак вещества, который широко используется для распознавания различных материалов, природа которых на глаз не определяется.

Зная плотность вещества, можно установить массу тела.

Любые тела, которые окружают человека в повседневной жизни, состоят из разнообразных материалов или веществ. Людям в быту и производственной деятельности часто приходится иметь дело с металлами, древесиной, пластмассами, камнем и так далее. Каждый материал имеет свою плотность. По этой причине масса двух разных предметов, имеющих одинаковые объем, форму и размеры, но изготовленных из разных веществ, будет различной.

Почему не тонет бревно

Различия в плотности воды и древесины как раз и позволяют тяжелому и массивному бревну не тонуть, а уверенно держаться на поверхности. Дело в том, что при нормальных условиях плотность воды равна единице. А вот у дерева этот показатель гораздо ниже. Поэтому увесистый кусок сухого дерева удерживается на поверхности жидкости, совсем незначительно в нее погружаясь.

Однако при определенных условиях утонуть способно и дерево. Если бревно длительное время находилось в воде, оно постепенно пропитывается влагой и набухает. В этом случае плотность бревна изменяется и может превысить плотность жидкости. Это явление часто наблюдалось во время промышленного сплава бревен по воде, когда они перегонялись к месту переработки естественным путем, без применения транспорта.

На реках, в местах усиленного сплава леса, до сих пор можно обнаружить так называемые топляки. Это бревна, которые полностью или частично затонули, легли на дно или зависли в слегка подтопленном состоянии. Топляки доставляют много неприятностей рыболовам-любителям. Они также представляют опасность для судов, движущихся с высокой скоростью.

С самого зарождения кораблестроения люди прилагают массу усилий, стараясь создать корабли, которые не тонут. Первые деревянные суда были легче воды. Но развитие науки и знание законов физики позволило строить и стальные, и даже железобетонные суда.

Железобетонные корабли строились в Северной Америке в первой половине XX века, когда во время двух мировых войн ощущался дефицит стали.

Кораблю помогают не тонуть законы физики

Плавучесть судна определяется законом Архимеда: жидкость выталкивает тело с силой, равной весу жидкости в объеме погруженной в нее части тела. Основная хитрость здесь заключается в объеме – чем больше объем корабля, тем более толстыми можно сделать его металлические борта и тем больше дополнительного груза он может взять на борт, оставаясь при этом на плаву. Так получается потому, что основной внутренний объем корабля заполнен воздухом, который в 825 раз легче воды. Именно воздух придает плавучесть кораблю.

По этому же принципу возможно погружение и всплытие подводных лодок – при погружении балластные цистерны заполняются водой, лодка теряет плавучесть и погружается. При всплытии – в них подают воздух под давлением, вытесняющий воду. По этому же принципу плавает в ванне металлический тазик – внутри него находится воздух, занимающий большую часть всего объема тазика. Если же внутренний объем тазика заполнить камнями или металлом – он утонет, потому что вес его станет слишком большим.

Инженерные решения-остойчивость корабля

На плавучесть корабля, его способность сопротивляться силам ветра и волн действует принцип рычага. Если тазик, который спокойно плавает в ванне, запустить в речку – он вскоре наберет воды и утонет, потому что его будет наклонять ветер и захлестывать волны.

С кораблем тоже может случиться нечто подобное, если у него малая остойчивость. В истории бывали случаи, когда сотни пассажиров, собравшиеся у одного борта – вызывали крен судна и его затопление. Много кораблей гибло во время штормов из-за того, что их переворачивал ветер и волны.

Остойчивость судна – это его способность сохранять устойчивое положение в воде. Зависит она от места, где находится центр тяжести судна. Чем он ближе к поверхности – тем проще перевернуть корабль и тем меньше остойчивость.

Именно поэтому у современных кораблей самые тяжелые агрегаты – ходовые двигатели, генераторы, танки с запасами воды и топлива находятся в нижней части. Там же располагаются грузовые трюмы. Моряки знают, что на полностью загруженном судне – качка ощущается намного меньше, чем на пустом.

Для смещения центра тяжести как можно ниже, конструкторы специально утяжеляют киль с помощью свинцовых накладок. В спортивных судах утяжеленный киль вообще крепится под судном отдельно на балках и называется выносным.

На остойчивость сильно влияет и форма борта – наименьшей обладают суда с полукруглым дном, наибольшей – спортивные тримараны, имеющие два выносных корпуса-опоры по бокам. Действительно, наличие дополнительных опор в верхней части борта помогает сохранять остойчивость, мешая судну накреняться. Это знали еще в древности и прикрепляли вдоль верхней части борта лодки связки сухого камыша. А современные туристы с этой целью используют надувные баллоны, привязывая их по бортам байдарок.

Обязательные правила морехода

Чтобы избежать смещения центра тяжести, при загрузке современных кораблей используются компьютерные программы, помогающие просчитать – куда и сколько груза можно поместить, чтобы сохранить мореходные качества судна. Ответственным за правильное размещение груза является старший помощник капитана. Он командует погрузкой и в соответствии с расчетами, самые тяжелые грузы размещаются в трюмах, а более легкие – на палубе. Груз на корабле обязательно «найтовится», то есть привязывается. Это нужно, чтобы во время шторма он не перекатывался по трюмам и не изменял центр тяжести судна.

Весь корпус корабля разделен на герметичные отсеки. В нормальном состоянии перегородки между отсеками открыты. Когда корабль получает пробоину – тот отсек, где она расположена, перекрывается герметичными перегородками, чтобы вода не могла заполнить весь корпус.

Опасно во время шторма разворачивать корабль «лагом к волне», то есть боком. Слишком велика вероятность, что сильная волна перевернет корабль. Также опасна и волна в корму. Поэтому часто океанские суда во время сильных штормов начинают двигаться носом против волн, уходя с намеченного курса – это самый безопасный для корабля способ пережить непогоду. И только после окончания шторма они возвращаются на нужный курс.

Плавучесть и остойчивость судна – это основные его качества, обеспечивающие безопасность. Поэтому правила, помогающие сохранить их – обязательны к соблюдению. А конструкторские решения, способствующие их улучшению, всегда приветствуются.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Я очень люблю путешествовать. Прошлым летом я ездил отдыхать на Черное море. Однажды я увидел огромный танкер, плывущий в море. Современные танкеры, которые перевозят нефть, самые большие корабли в мире - их длина достигает пятисотааметров, а их танках помещается до полумиллиона тонн нефти!

По приездуыдомой я смастерил свой кораблик из бумаги, но в воде он перевернулся и вскоре утонул. И тут я задумался над вопросом: почему же настоящие корабли не тонут? Ведь ониасделаны из железа и гораздо тяжелее моего кораблика.

Мне захотелось самому этоппонять с помощью опытов и самостоятельно найти ответ на вопрос «Почемуакорабли не тонут?» Ведь так хочется, чтобы мой кораблик поплыл!

В связи с этим, мы выбрали тему своей исследовательской работы - «Почему корабли не тонут?».

Цель работы : выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть и не переворачиваться.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Найти информацию о первыхасредствах передвижения по воде, истории кораблестроении, узнать о современных конструкторах, прославивших Россию и обпосновных принципах работы корабля;

2. Провести серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде.

3. Попробовать изготовитьасамому кораблики (парусный и механический), учитывая свойства плавучести тел;

4. Провести анкетирование учащихся 5 классов, с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники и проанализировать результаты исследований; аааааааааааааааааааааааааааааааааааа

5. Провести классный час на тему: «Почему не тонут корабли» с демонстрацией опытов, позволяющих выяснить условия, при которых тела плавают в воде. ааааааааааааааааааааааааааааааааа

В основу исследования положена гипотеза : предположим, корабль имеет особенности строения, позволяющие не тонуть, если:

1. Материал, изпкоторого изготовлен корабль, не дает ему утонуть.

2. Корабль не тонет, потому что он имеет особую форму

3. Корабль не тонет, потомуачто воздух внутри него держит его на плаву.

4. Секреты строения кораблей. ааааааааааааааааааааааааааааааа

Объект исследования - корабль

Предмет исследования - особенности строения корабля.

Во время выполнения работы использовались методы:

Метод поиска информации (анализ и обобщение литературы по теме исследования) аааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааа

Наблюдение;

Анкетирование.

Теоретическая значимость: систематизация и обобщение материала по теме исследования.

Практическая значимость: практическое использование полученного материала на уроках, классных часах, во внеклассных мероприятиях.

На корабле сквозь века

I.1. История развития кораблестроения

Для сбора информации мы использовали интернет, а также книги и другие печатные издания. В поиске знаний о древних судах, в большей мере, мы использовали интернет, такакак, именно там можно было найти более подробную и разнообразную информацию с рисунками, фотографиями и схемами. ииииииииииииииииииииииииииииииииииииииии

В поисках пищи люди часто селились по берегам рек и морей. Эти места были очень удобны для ловли рыбы и охоты на зверей, приходящих на водопой. Живя здесь, человеканаучился преодолеватьаводные пространства. Появились первые простейшие средства передвижения по воде: плоты и выдолбленные из дерева челноки. ииииииииииииииии

Одно из древнейших судов, обнаруженных на территории России, датируют примерно 5в. до н.э.

Во всех славянских языках существует слово корабль. Корень его - "кора" - лежит в основе таких слов, как "корзина". Древнейшиеарусские суда делались из гибких прутьев, какакорзина и обшивались корой (позднее - кожами). Известно, что уже в 8 в. наши соотечественники плавали по Каспийскому морю. В 9 и первой половине 10 в. русскиеаявлялись полными хозяевами Черного моря, и не даром в то время восточные народы называли его "Русским морем".ииииииииииииииии

В 12 в. на Руси впервые были построены палубные суда. Палубы, предназначенные для размещенияавоинов, одновременно служили защитой гребцам. Славяне были искуснымимсудостроителями и строили суда различных конструкций.

Благодаря этому при сжатии льдов, среди которых приходилось плавать, судно "выжималось" нааповерхность, не подвергаясь деформациям и снова погружалось в воду при расхождении льдов.

Организованное морское судостроение в России началось в конце 15 в., когда в Соловецкомпмонастыре былавоснована верфь для постройки промысловых судов.

Позднее уже в 16-17 вв. шаг вперед сделали запорожские казаки, совершавшие на своих "Чайках" рейды на турок. Методика постройки была такой же как при изготовлении киевскихвнабойных лодей (чтобы увеличить размер судна к долбленойи.середине с боков прибивалось несколько рядов досок).

В 1552 году после взятия Иваном Грозным Казани, а затем и завоевании в 1556 г. Астрахани, эти города становятся центрами строительства судов дляпКаспийского моря.

При Борисе Годунове были предпринятыабезуспешные попытки основать в России военный флот.

Первое в России морское судно иноземнойпконструкции "Фридерик" было построено в 1634 г. в Нижнем Новгороде русскими мастерами.

В июне 1693 г. Петр I заложил ввАрхангельске первую казенную верфь для постройки военныхр.кораблей. Через год Петр снова посетил Архангельск. К этому времени 24-пушечный корабль "Апостол Павел", фрегат "Святое Пророчество", галера иктранспортное судно "Фламов" образовали на Белом море первуюп.русскую военную флотилию. Началось создание регулярного военно-морского флота.

В 1702 г. в Архангельскепьбыли спущены два фрегата: "Святой Дух" и "Меркурий". В 1703 г.был заложен Санкт-Петербург центром которого стало Адмиралтейство - самая большая судостроительная верфь в стране. Первым крупным судном, сошедшим со стапеля Адмиралтейской верфи был построенныйаФедосием Скляевым и Петром Первым в 1712 г. 54-пушечный корабль "Полтава". К 1714 г. Россия имела свой парусный флот. ……………

Самым большим судном петровского времени был 90-пушечный корабль "Лесное" (1718г.).

При Петре Iр.были введены следующие суда:

Корабли - длиной 40-55 м., трехмачтовыеас 44-90 пушками;

Фрегаты - длиной до 35 м., трехмачтовые с 28-44 пушками;

Шнявы - длиной 25-35 м. , двухмачтовые с 10-18 пушками;

Пармы, буера, флейты и др. длиной до 30 м.

В 1782 г. было построено "водоходное судно" Кулибина. В начале 19 в. удачную "машину" с использованием дляптяги лошадей изобрел мастер Дурбажев.ьььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььь

Первый рейсовый пароход нап.линии Петербург-Кронштадт был построен в 1815 г. На дошедшем до нас видно, что труба его кирпичная. На более позднем рисунке труба железная.бббббьььььььььььььььььььььььь

В 1830 г. в Петербурге было спущено на воду грузопассажирское судно "Нева", имевшее кроме двух паровых машин еще и парусное вооружение. В 1838 г. в Петербурге прошел испытания на Неве первый в мире электроход. В 1848 г. Амосовп.построил первый в Россииавинтовой фрегат "Архимед".

Особенно бурно стало развиваться пароходство на Волге и других реках после отмены крепостного права в 1861 г. ююююююююююююююююю

Главнымр.судостроительным предприятием стал основанный в 1849 г. Сормовский завод. Здесь были построены первые в России железные баржи и первый товаропассажирский пароход. Первоеав мире применение двигателя Дизеля на речных судах былор.осуществлено также в России в 1903 г.

Во второй половине 19 в. на смену деревянным кораблям пришли железные. Любопытно, что в России первымип.военными металлическими кораблями оказались две подводные лодки в 1834 г.

В 1835 г. было построено полуподводноеасудно "Отважный". Оно погружалось ниже уровня моря оставляя над водой толькор.дымовую трубу. В начале 19 в. на судах появились паровые машины, а использование сначала кованного железа, а затем прокатной стали в качестве конструкционного материала прип.постройке судов привело в 1850-60 гг. к революции в судостроении.

Переход к строительству железных судовапотребовал введения нового технологического процесса и полного преобразования заводов.

В 1864 г.и.была построена первая в России броненосная плавучая батарея. В 1870 г.п.в составе Балтийского флота было уже 23 броненосных корабля. В 1872 г.о. построен броненосец "Петр Великий" - один из сильнейших кораблей в мире по тем временам.

Для Черноморского флота А. Поповаразработал проект броненосца береговой обороны Новгород в 1871г.

В 1877 г. Макаровыми былир.сконструированы первые торпедные катера в мире. В том же году был спущенапервый в мире мореходный миноносецр."Взрыв".

Русскоер.транспортное судостроение конца 19 в. значительно отставало от военного. В 1864 г. было построено первоеаледокольное судно "пайлот". ооо

В 1899 г. построенпрледокол "Ермак" (плавал до 1964 г.). ииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииии

I.2. Современные конструкторы, прославившие Россию

Широко известны достижения отечественных ученых и конструкторов в области судостроения. В середине ХIХ века воавсем мире начинается переход от строительства деревянных парусных судов к паровым судам, появляются корабли, изготовленные из металла. Отечественный Военно-морской флот становится броненосным.ооооооооооооооооооооооооооооо

История оставила нам имена наиболее известных кораблестроителей, опережавших свое время. Особенно интересна судьба Петра Акиндиновича Титова, ставшего главным инженеромакрупнейшего судостроительного общества и не имевшего при этом даже свидетельства об окончании сельской школы. Знаменитый советскийакораблестроитель академик А.Н. Крылов считал себя учеником Титова.рррррррррррррррр

В 1834 году, когда флот не имел ни одного металлического корабля, на Александровском литейном заводеабыла построена подводная лодка, сделанная из металла. Ее вооружение состояло из шеста с гарпуном, пороховой мины и четырех пусковых установок для запуска ракет.

В 1904 году по проекту И.Г. Бубнова - знаменитого строителя линейных кораблей - была начата постройка подводных лодок. Созданные нашими мастерами лодки "Акула" и "Барс" оказалисьаболее совершенными, чем подводные суда всех воевавших в Первуюпмировую войну стран.

Важную роль в совершенствовании отечественного подводного флота сыграл советский конструктор-кораблестроитель иаизобретатель доктор технических наук, академик АН СССР Сергей Никитич Ковалев (1919). С 1955 года он работал главным конструкторомаЛенинградского центрального конструкторского бюро "Рубин". Ковалев - автор свыше 100 научных трудов и многих изобретений. Под егорруководством были созданы атомные подводные лодки-ракетоносцы, известные за рубежом под шифром "Янки", "Дельта" и "Тайфун".

Русский флот намного опередил иностранные флоты в развитии минного оружия. Эффективныеамины были разработаны нашими соотечественниками И.И. Фицтумом, П.Л. Шиллингом, Б.С. Якобсоном, Н.Н. Азаровым. Противолодочнуюрглубинную бомбу создал наш ученый Б.Ю. Аверкиев.ррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррр

В 1913 году русский конструктор Д.П. Григорович построил первый в мире гидросамолет. С тех пор в отечественном Военно-морском флоте велись работы по оборудованию судов в качествеаносителей корабельной авиации. Созданные на Черномрморе авиатранспорты, которые могли принимать до семи гидросамолетов, участвовали в боевых действиях в годы Первой мировой войны. тттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттт

Ярким представителем отечественных конструкторов-кораблестроителей является Борис Израилевич Купенский (1916-1982). Он был главным конструктором сторожевых кораблей типа "Горностай" (1954-1958), первых в советском Военно-морском флоте противолодочных кораблей с зенитно-ракетными комплексами иагазотурбинной всережимной энергетической установкой (1962-1967), первого в ВМФ СССР боевого надводного корабля с ядерной энергетической установкой и головного в серии атомных ракетных крейсеров "Киров" (1968-1982) с мощным ударным и зенитным вооружением, практически неограниченной дальностью плавания. ооооооооооооооооооооооооооооооооооооо

лллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллл

I.3. Принцип работы корабля

Трюмная часть корабля вытесняет массу воды, равную ее собственной массе. Пытаясь вернуться на свое место, вытесненная водаатолкает корабль вверх. ппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппп

Установленные под углом лопасти корабельного винта, вращаясь, создают усилие, толкающее винт и соответственно корабль вперед. На некоторых современных скоростных паромахаиспользуется водоструйный движитель; морская водаазасасывается в него, а затем выпускается высокоскоростной струей. пппппппппппппппппппппппппппппппппппппппп

Руль, подвешенный на шарнирах на корме судна, соединяется со штурвалом или румпелем. Если рулевойаотводит румпель влево, руль и корма двигаются вправо. Если необходимо сделать поворот вправо, он отводит румпель влево. рррррррррррррррррррррррррррррррр

В эпоху парусных судов была разработана такая установка парусов, которая позволяла двигаться против ветра. Делаяаповороты в разные стороны (идя галсами), корабль продвигался вперед, даже когда не было попутного ветра. пппппппппппппппппппппппппппппп

Выводы по главе I

В этой главе мы подобрали и изучили литературу по данной теме. Мы нашли информацию о первых средствах передвижения по воде, истории кораблестроении, узнали о современных конструкторах, прославивших Россию и об основных принципах работы корабля.

Узнали, что судостроение одна изадревнейших отраслей промышленности. Начало его отделено от нас десятком тысячелетий.

История кораблестроения начинается от появления первых плотов и лодок, выдолбленных из целого деревянного ствола, до современных красавцев-лайнеров и ракетных кораблей, уходит своими корнями в глубокую древность. Она столь же многогранна и насчитывает столько же веков, как и сама история человечества.

Главным стимулом возникновения мореплавания, равно как и связанного с ним кораблестроения, явилосьаразвитие торговли между народами, разделенными морскими и океанскими просторами. Первые корабли передвигались с помощью весел, лишь изредка используя в качестве вспомогательной силы - парус. Затем, приблизительно в X - XI веках, наряду с гребными судами появились чисто парусные суда.

Судостроительная промышленность, являясь одной из важнейших отраслей народного хозяйства и обладая научно-техническими и производственным потенциалом, оказывает решающее влияние на многие другие смежные отрасли и на экономику страны вацелом, а также на её обороноспособность и политическое положение в мире. Именно состояние судостроения является показателем научно-технического уровня страны и её военно-промышленного потенциала,ваккумулируя в своей продукции достижения металлургии, машиностроения, электроники и новейших технологий.

Мы задались вопросом, почему огромные суда держатся на воде и не тонут. Чтобы ответить на этот вопрос, мыапровели исследовательскую работу.

Глава II. Исследовательская работа

Изучив литературу, мы решили провести практическую работу с целью выяснить условия, при которых корабли не тонут. Исходя из этого, мы поставили перед собой следующие задачи:

Провести анкетирование с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники и проанализировать результаты;

Провести серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде;

Попробовать изготовить кораблики (парусный и механический), учитывая свойства плавучести тел;

Провести классный час на тему: «Почему не тонут корабли» с демонстрацией опытов, позволяющих выяснить условия, при которых тела плавают в воде.

II.1. Анкетирование учащихся пятых классов

Мы провели анкетирование с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники. В этом опросе участвовали 37 человек. Ребятам мы задали один вопрос: «Почему не тонут корабли?» и предложили несколько вариантов ответов:

Материал;

Строение.

Результаты предложены в диаграмме (Приложение 1). Большинство ребят (20 (54%) из 37 опрошенных) считают, что особое строение корабля влияет на его плавучесть. Мы решили в этом разобраться практическим путём.

ррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррр

II.2. Проведение экспериментальных опытов

Опыт № 1. Влияет ли материал, из которого асделан корабль, на его плавучесть?

Поочередно погружаем в воду предметы, сделанные из дерева, стекла, пластмассы, металла. Мы увидели, чтоапредметы из стекла и металла утонули, а из дерева и пластмассы - нет (Приложение 2).

Все окружающие нас предметы и вещества состоят из крошечных, не видимых взгляду частичек - молекул. Те тела, в которых молекулы располагаются очень близко друг к другу - обладают большей плотностью и быстрее идут ко дну. А тела, в которыхамолекулы расположены далеко друг от друга, обладают меньшейпплотностью, поэтому остаются плавать на поверхности воды. У железа и стекла плотность больше плотности воды, и поэтому они утонули. Тела, плотностьакоторых меньше плотности воды, свободно плавают по её поверхности. Современные корабли сделаны из металла. рррррррррррррррррррррррррррррррррррррррр

Вывод: Плавучесть корабля неазависит от материала, из которого он изготовлен. Следовательно, гипотеза № 1 не верна.

Опыт № 2. Влияет ли форма на плавучесть корабля?

Мы взяли пластилин, погрузилиаего в воду и увидели, что он утонул. Мы решили придать пластилину форму корабля, погрузилиаего вновь в воду и увидели, что он не утонул, а поплыл! Волшебство свершилось - тонущий материал плавает на поверхности! (Приложение 2)

Вывод: Корабль не тонет, потому что онаимеет особую форму, следовательно, гипотеза № 2 верна. пппппппппппппппппппппппп

Опыт 3. Секреты строения.

Корабли строят так, чтобы они в воде нептонули. Даже полностью гружённое судно не тонет. Потому что его контроль-отметка - грузовая ватерлиния - всегда находится над водой. Днище корабля специально делают такой формы, что когда корабль наклоняется вбок, онаволей - неволей стремится опять выпрямиться. Палубы на корабле закрывают его нутро как хорошие крышки. Поэтому вода не попадает в него, иадаже в самый сильный шторм корабль не становится заметно тяжелее. Конечно, если надежно задраены палубные люки. ппппппппппппппппппппппппппппппппп

У меня остался последний вопрос - почему под воздействием волн суда не переворачиваются? ппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппп

Я вспомнил, как у моего братишки любимой игрушкой была Неваляшка. Я решил использовать пустуюапластиковую бутылку. В воде она плавала. Тогда я наполнил дно монетами, и бутылка встала…..(Приложение 2)

Вывод: Центр тяжести - ниже основной части бутылки, и поэтому при любой качке корабль не перевернётся.

Опыт № 4. Влияние воздуха на плавучесть корабля.

Мы взяли два воздушных шарика, один из которых надули, и погрузили их в воду. Вода попалаавнутрь не надутого шарика, и он начал постепенно погружаться в воду. Надутый шарик не тонет, даже если надавить на него сверху рукой. (Приложение 2)

Вывод : Корабль не тонет, потому что воздухавнутри него держит его на плаву, следовательно, гипотеза № 3 верна. пппппппппппппппппппп

Оказывается, когда- то давно древнегреческийаучёный Архимед исследовал проблему плавучести тел и сформулировал закон: на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости, которыйаизвестен сейчас как Закон Архимеда. Таким образом, в нашем опыте на шарик снизу, из таза, действовала сила Архимеда, которая выталкивала шарик на поверхность.

Таким образом, атело не утонет, если архимедова сила равна или больше веса тела. Железные суда проектируют и строят с таким расчётом, чтобы при погружении они вытесняли огромное количество воды, вес которой равен их весу в загруженном состоянии (это называется водоизмещением корабля). В этом случае на них будет действовать выталкивающая архимедова сила соответствующей величины. Вот одна из причин, почему корабли не тонут. Корабльавнутри имеет множество пустых, наполненных воздухом помещений и средняя его плотность значительно меньше плотности воды. Именно поэтому он держит корабль на поверхности воды и не даёт затонуть. И корабль, даже с очень большим на борту грузом будет плыть по водам морей и океанов. ппппппппппппппппппппп

Таким образом, корабли не тонут потому что на них действует сила, действие которой впервые описаладревнегреческий учёный Архимед. Согласно выводам Архимеда на всякое тело, погружённое в жидкость, постоянно действует выталкивающая сила и величина её равна весу вытесненной этим телом воды. Если эта архимедова сила больше или равна весу тела, то оно не утонет. ааааааааааааааааааааааааааааааааааа

Если железка не имеет ни одной дырочки, куда бы попал воздух, то она сразу же потонет в воде… А если смастерить кораблик по всем правилам науки — он спокойно будет держаться на плаву. пппппппппппппппппп

эээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээ

II.3. Изготовление корабликов (парусного и механического)

Мы решили смастерить свои кораблики, придерживаясь основных правил, выведенных из опытов. В результате мы смастерили парусный кораблик и механический. Для этого мы взяли древесный брусок, разметили на нем формы будущих кораблей, приаэтом мы придерживались строгой симметрии и точных расчетов, чтобы края наших кораблей были максимально ровными и одинаковымипотносительно боковых сторон. С помощью напильников мы выпилили форму и получили две заготовки. Парусный кораблик мы покрыли лаком, с помощью дрели сделали небольшие дырочки, чтобы укрепить мачту и паруса, сделали борта. Позже мы укрепили мачту и повесили на них паруса. Уамеханического кораблика мы установили моторчик, с помощью напильника сделали мачту у корабля, покрыли нашу заготовку гуашевой краской, раскрасили (Приложение 3). Из проведенных нами опытов над корабликами, мы увидели, что они не тонут и не наклоняются на бока, плывут ровно и плавно. (Приложение 4). После того, как мы провели серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде, изготовили сами кораблики, мы провести классный час на тему: «Почему не тонут корабли», где познакомили ребят с основными правилами конструирования кораблей (Приложение 5).

Выводы по главе II

Таким образом, мы провели исследовательскую работу с целью выяснить условия, при которых корабли не тонут. Исходя из этого, нами было проведено анкетирование среди учащихся пятых классов с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники. Оказалось, что 54% опрошенных считают, что особое строение корабля влияет на его плавучесть. Мы решили в этом разобраться практическим путём. С этой целью мы провели ряд опытов, где выяснилось, что плавучесть корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен, корабль не тонет, потому что он имеет особую форму. Мы вывели главный вывод - корабли не тонут потому что на них действует сила, действие которой впервые описал древнегреческий учёный Архимед. Согласно выводамаАрхимеда на всякое тело, погружённое в жидкость, постоянно действует выталкивающая сила и величина её равна весу вытесненной этим телом воды. Если эта архимедова сила больше или равна весу тела, то оно не утонет. Мы изготовили кораблики (парусный и механический) и убедились, что если учитывать свойства плавучести тел, кораблик не потонет. Весь свой практическийавывод мы презентовали на классном часу, где еще раз показали ребятам опыты, доказывающие свойства плавучести тел и продемонстрировали сделанные нами кораблики.

ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооаааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо

Заключение

Исходя из основной цели нашей работы - выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть и не переворачиваться, мы:

1. Подобрали и изучили литературу по данной теме.

Мы узнали о первых средствах передвижения по воде, истории кораблестроении, узнали о современных конструкторах, прославивших Россию и об основных принципах работы корабля.

2. Провели анкетирование с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники и проанализировали результаты;

3. Провели серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде;

4. Изготовили кораблики (парусный и механический), учитывая свойства плавучести тел;

5. Провели классный час на тему: «Почему не тонут корабли» с демонстрацией опытов, позволяющих выяснить условия, при которых тела плавают в воде.

Мы нашли ответ на свой вопрос “Почему корабли не тонут?”. Первая гипотеза наша не подтвердилась, вторая и третья подтвердились, но мы узнали много нового про кораблестроение, про свойства воды, про закон Архимеда.

Конечно, есть еще много того, что мы не понимаем, например, физические понятия, законы, формулы, но думаем, в старших классах мы сможем разобраться в этих вопросах подробнее.

Судостроительная промышленность, являясь одной из важнейших отраслей народного хозяйства и обладая научно-техническими и производственным потенциалом, оказывает решающее влияние на многие другие смежные отрасли и на экономикуастраны в целом, а также на её обороноспособность и политическое положение в мире. Именно состояние судостроения является показателем научно-технического уровня страны и её военно-промышленного потенциала, аккумулируя в своей продукции достижения металлургии, машиностроения, электроники и новейших технологий.

1. Большая книга экспериментов для школьников/Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И.Мотылевой. - М.:ЗАО “РОСМЭН-ПРЕСС”, 2012. -

2. Самолёты. Автомобили. Корабли. /авт. текста Николас Харрис; ил. Питера Денниса; [пер. с англ. А. В.аБанкрашкова]. - Москва: Астрель, 2013.

3. Энциклопедический словарь юного физика. М.: Педагогика Пресс, 2005

4. Юный исследователь. М.: "РОСМЭН",2015

5. Ушаков С. З. Плавание тел / С. З. Ушаков: детскаяаэнциклопедия, том 3 «Числа и фигуры, вещество и энергия». - Москва: «Издательство Академии Педагогических Наук РСФСР», 1961.

6. citaty.su ›kratkaya-biografiya-arximeda/

7. http://ru.wikipedia.org

8. http://dreamworlds.ru

9. http://planeta.rambler.ru

аааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааа

Тезаурус

Атомныйракетныйкрейсер — подкласс ракетных крейсеров, отличающийся от других кораблей этого класса, наличием ядерной энергетической установки (ЯЭУ). Первыеаатомные крейсера появились в 1960-х годах. В связи со значительной сложностью и крайне высокой стоимостью они имелись лишь в ВМС сверхдержав — США и СССР. В настоящий момент атомные ракетные крейсера эксплуатируются только ВМФ России.

Бриг (англ. brig) — двухмачтовое судно с прямым парусным вооружением фок-мачты и грот-мачты, но с однимакосым гафельным парусом на гроте — грота-гаф-триселем

Броненосец — тяжёлый артиллерийский корабль, предназначенный для уничтожения кораблей всех типов и установления господства на море.

Канонерская лодка (от нем. Kanonenboot) — класс небольших боевых кораблей с мощным артиллерийским вооружением, предназначенных для боевых действий на реках, озёрах и в прибрежных морских районах, охраны гаваней.

Карбас - оснащался двумя мачтами, несущими прямые рейковые или шпринтовые паруса.

Корвет — класс военных кораблей.

Крейсер — (нидерл. kruiser, мн. ч. крейсера́ или кре́йсеры, от kruisen — крейсировать, плавать по определенному маршруту) — класс боевых надводных кораблей, способных выполнять задачи независимо от основного флота, среди которых может быть борьба с лёгкими силами флота и торговыми судами противника, оборона соединений боевых кораблей и конвоев судов, огневая поддержка приморскихафлангов сухопутных войск и обеспечение высадки морских десантов, постановка минных заграждений и другие. Со второй половины XX века тенденция к укрупнению боевых соединений для обеспечения защиты от авиации противника и специализация судов для выполнения конкретных задач привела к практическому исчезновению кораблей общего назначения, какими являются крейсера, из флотов многих стран. Только военно-морские силы США, России и Перу используют их в настоящее время.

Ледокол — самоходное специализированное судно, предназначенное для различных видов ледокольных операций с целью поддержания навигации в замерзающих бассейнах. К ледокольным операциям относятся: проводка судов во льдах, преодоление ледовых перемычек, прокладка канала, буксировка, околка, выполнение спасательных работ.

Линейный корабль — парусное деревянное военное судно, водоизмещением от 1 до 6 тысяч тонн, имевшее 2-3 ряда пушек в бортах.

Монитор — класс низкобортныхаброненосных артиллерийских кораблей, преимущественно прибрежного действия.

Миноносец — надводный мореходный корабль небольшого водоизмещения, основным вооружением которого является торпедное.

Пакеботы — (от нем. Pack — тюк и Boot — лодка или через нидерл. раkkеt-bооt) — двухмачтовое судно, сапомощью которого перевозили почту и пассажиров в некоторых странах в XVIII—XIX веках. В XIX веке использовались также паровые пакетботы

Пароходофрегат — фрегат, имевший кроме парусного вооружения паровой двигатель и гребные колёса в качестве движителя.

Парусный корабль — судно, которое использует парус и силу ветра для движения. Первые парусные и парусно-гребныеасуда появились несколько тысяч лет назад в эпоху древнейших цивилизаций. Парусные суда способны развивать скорость, превышающую скорость ветра.

Подводная лодка — класс кораблей, способных погружаться и длительное время действовать в подводном положении. Основное вооружение подводных сил военно-морского флота (сил) вооружённых сил многих государств мира. Важнейшее тактическоеасвойство подводной лодки — скрытность.

Поморская лодья - имела три мачты, несушие по прямому парусу.

Противолодочный крейсер — разновидность противолодочных кораблей, специализированных для несения противолодочных вертолётов.

Раньшина - судно, где корпус в подводной части имел яйцевидную форму.

Торпедный катер — класс быстроходных маломерных боевых кораблей, основным оружием которых является торпеда.

По разным источникам, торпедные катера ведут начало или от изобретения морских мин вообще, или от самодвижущихсяамин, позднее названных торпедами (с появлением мины встает вопрос о ее применении, а значит, и носителе).

Тральщик — корабль специального назначения, задачей которого является поиск, обнаружение и уничтожение морских мин и проводка кораблей (судов) через минные заграждения.

Трёхмачтовый военный корабль XVII—XIX вв. с прямым парусным вооружением и 18 — 30 орудиями на верхней палубе, использовался для разведывательной и посыльной службы. Водоизмещение 460 тонн и больше. С 40-х гг. XIX в. появились колёсные, а позднее —апарусно-винтовые корветы.

Фрегат — военный трёхмачтовый корабль с полным парусным вооружением с одной или двумя (открытой и закрытой) орудийными палубами. Фрегат отличался от парусных линейных кораблей меньшими размерами и артиллерийским вооружением и предназначался как для дальней разведки, то есть действий в интересах линейногоафлота, так и крейсерской службы — самостоятельных боевых действий на морских и океанских коммуникациях с целью защиты торговли или захвата и уничтожения торговых судов противника.

Шитик - плоскодонное судно с навесным рулем, оснащенное мачтой с прямым парусом и веслами.

Эскортный корабль специальной постройки, появившийся в ВМС США и Великобритании в период Второй мировой войны. Водоизмещение 500—1600 тонн, скорость 16—20 узлов (30—37 км/ч). Вооружение: артиллерийские установки калибра 76—102 мм и зенитные автоматы калибра 20—40 мм, бомбомёты и глубинные бомбы, оборудованы радиолокационными и гидроакустическимиасредствами воздушного и подводного наблюдения. С развитием ракетного оружия оснащаются ракетными установками.

Приложение 1

Анкетирование учащихся пятых классов

Как известно, корабли строят из металла и они очень тяжелые. Железные гвозди тоже производят из металла, по сравнению с кораблями они легкие, но, тем не менее, уходят ко дну. А почему корабли не тонут?

Закон Архимеда в действии. Парадокс Архимеда

Чтобы объяснить это явление, необходимо иметь представление о Законе Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (или газа) в объеме тела. Чтобы убедиться в действии выталкивающей силы, достаточно погрузиться в ванну, наполненную до краев. Тело вытолкнет часть воды вверх, и она прольется на пол. Другими словами, когда какое-либо физическое тело погружается в воду, оно освобождает себе пространство, выталкивая часть воды. А вода, в свою очередь, выталкивает тело наверх. Корабли очень тяжелые, но в их корпусе есть большие равномерно расположенные пустоты, заполненные воздухом, который легче воды. В результате вес той воды, которую выталкивает корабль, больше его собственного веса. Так что судно не утонет до тех пор, пока оно не перегружено и не стало тяжелее вытолкнутой им воды. Между прочим, пустые помещения помогают кораблю не потонуть даже с пробоиной в корпусе, находящейся ниже уровня воды. Это возможно благодаря тому, что эти пустоты отгорожены друг от друга толстыми перегородками. Если даже вода полностью заполнит одну полость, то остальные останутся в прежнем состоянии.

Таким образом, в случае корабля выталкивающая сила равна весу воды в объеме той части судна, которая погружена в воду. Если эта сила больше, чем вес судна, то оно будет плавать. Кстати, парадокс Архимеда утверждает, что тело может плавать в объеме воды меньшем, чем объем самого тела, если его средняя плотность меньше, чем плотность воды. Проявление этого парадокса в том, что массивное тело (то есть плавательное средство) может плавать в объеме воды намного меньшем, чем объем самого тела.

Понятия водоизмещения и ватерлинии

Корабль не тонет потому, что в отличие от гвоздя обладает водоизмещением. Водоизмещение — это количество (вес или объем) воды, вытесненной подводной частью корпуса судна. Масса этого количества воды равна весу всего судна, независимо от его размера, материала и формы.

Как известно, корабли предназначены для перевозки людей и грузов. Если он пустой, то его вес минимальный, а следовательно, он меньше всего «осаживается» в море. Груженое судно погружается в воду глубже. При повышенной нагрузке чрезмерное погружение в воду чревато затоплением — судно уйдет под воду и утонет. Поэтому на корпусе имеется ватерлиния — специальная горизонтальная линия на внешней стороне борта, до которой крупное плавательное средство погружается в воду при нормальной осадке. Обычно выше нее корабль открашен одним цветом, а ниже — другим. Если уровень ватерлинии начал погружаться под воду, это свидетельствует о перегрузке судна либо наличии пробоины. С другой стороны, пустой корабль не должен быть слишком легким, так как в этом случае его подводная часть будет слишком маленькой по отношению к надводной. Такое положение также опасно: ветер и волны могут опрокинуть плавательное средство.

В наше время для определения глубины погружения существует множество датчиков. А ватерлиния — лишь вспомогательное средство определения исправности и правильной эксплуатации судов.

Таким образом, железные суда проектируют и строят с таким расчетом, чтобы при погружении они вытесняли количество воды, вес которой равен их весу в загруженном состоянии.

Аналогия с железным шариком

Можно представить объяснение и с точки зрения физической зависимости между массой, объемом и плотностью. Тела, плотность которых меньше плотности воды, свободно плавают по ее поверхности. Как известно, плотность обратно пропорциональна объему и прямо пропорциональна массе, что отражает формула ρ=m/v. То есть при неизменной массе тела, чтобы уменьшить плотность, требуется пропорционально увеличить его объем. Последнее утверждение можно представить следующим примером.

Железный шарик тонет в воде, потому что у него большой вес, но маленький объем. Если этот шарик расплющить в тонкий лист, а из листа сделать большой, внутри пустой шар, то вес не увеличится, а объем значительно вырастет, из-за чего железный шар будет плавать.

Корабль внутри имеет множество пустых, наполненных воздухом помещений, и его средняя плотность значительно меньше плотности воды. Поэтому для судна очень опасно, если пробоины в нем будут наполняться водой — вода тяжелее воздуха — это приведет к нарушению баланса между весом судна и объемом — и он пойдет ко дну.

Интересно, что в танкерах, перевозящих нефть, пустых помещений с воздухом почти нет, так как сама нефть имеет плотность, меньшую плотности воды. Аналогично и с лесовозами. Поэтому танкеры и лесовозы нагружают под завязку — чтобы не требовался воздух. А такие судна, как балкеры, перевозящие металл и железную руду, нуждаются в большом количестве пустых помещений.

На схеме: 1 — Силы поддержания корабля на плаву; 2 — Давление воды на борт судна.

Таким образом, действие выталкивающей силы зависит, во-первых, от объема плавательного средства, а во-вторых — от плотности воды, в которой судно плавает.

Эта сила тем больше, чем больше объем погруженного тела.

После физики — немного лирики

Корабль и волны

На море шторм, девятый вал
И волны бьются о корабль.

Он плыл себе, беды не зная,
А волны быстро догоняли.

Еще мгновение, и два —
И в корабле одна вода.

Он постепенно шел ко дну
И, скрывшись в море, затонул…

И долго ветер бушевал,
Он гнев природы вымещал.

Но, наконец, затихли волны,
Природа вновь стала довольной.

Но люди впредь не засмеются,
Сердца их больше не забьются…

Все стихло, гладь как зеркала,
Но ни людей, ни корабля…

/Л. Ш., 1991 год/

Могут ли корабли летать

Суда на воздушной подушке передвигаются по воде, однако они не погружаются в воду, как обычные корабли. Они парят на прослойке воздуха, которая приподнимает судно над поверхностью воды. Такой корабль может передвигаться не только по воде, но и по земле.

Как погружаются и всплывают подводные лодки

У подводной лодки есть специальные резервуары, которые при погружении заполняются водой. Вес лодки увеличивается, она становится тяжелее воды и погружается вниз. При всплытии резервуар наполняют воздухом, который вытесняет воду. Схематически это указано на рисунке выше.

Этот неуклюжий водолазный костюм изобрели более 200 лет назад. Воздух для водолаза поступал с поверхности по длинному шлангу.

Таким образом, благодаря воздуху, который легче воды, можно контролировать погружение тел в воду. На этом принципе основано перемещение подводных лодок и по этой причине корабли не тонут.

города Новосибирска«Кадетская школа- интернат

«Сибирский Кадетский Корпус»

Исследовательская работа по теме

«Почему железные

корабли не тонут?»

Выполнил: ученик 4 «Б» класса
МБОУ КШИ «СКК»
ЕрощенкоАлександр ПетровичРуководитель: Бандурко Наталья Владимировна, учитель первой категории

2016-2017 учебный год

СОДЕРЖАНИЕ

I .Введение……………………………………………………………...

II. Основная часть………………………………………………….…….

II. 1.Из истории кораблестроения……………………..…………………………..............

II. 2. Строение корабля………………………………………………….

III. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………………….

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………............

V. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………....

VI .ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………….

Введение

Я учусь в Кадетском корпусе и в будущем мечтаю стать капитаном корабля. Сраннего детства меня интересовал вопрос:-Как так? Бросишь в воду камень,он сразу же начинает тонуть, а большие многотонные корабли держатся на плаву и не тонут. Я решил найти объяснение этого вопроса с помощью познавательной литературы, интернет – ресурсов и опытов.

В моей работе «Почему железные корабли не тонут?» представлены исторические сведения о кораблестроении,об устройстве кораблей. Описание опытов.

Цель моего исследования: выяснить, почему железные корабли не тонут.

Задачи:

1. Собрать информацию о причинах, по которым корабли держатся на плаву.

2. Собрать и проанализировать информацию о плавучести тел.

3 .Провести опыты, позволяющие выяснить условия, при которых тела плавают в воде.

4. Сделать выводы, выполнить презентацию, представить свою работу одноклассникам.

Гипотезы:

1 . А что если корабли не тонут из – за своей формы?

2 . Стальные корабли не тонут, потому что они легче воды, так как в них есть воздух.

Объект исследования: причины плавания кораблей.

Предмет исследования: изучение взаимодействия жидкости и предметов, помещённых в неё.

Методы исследования:

Анализ литературы, Интернет – ресурсов и других источников;

Проведение опытов

Практическая значимость : не всегда можно найти ответ на поставленный вопрос в учебнике. Появляется потребность получить этот ответ из жизненного опыта, наблюдений за окружающей действительностью, из результатов собственных экспериментов, которые позволяют расширить знания по данной теме, готовить и самостоятельно демонстрировать опыты, объяснять их результаты. Данная работа дает возможность сформировать представление об архимедовой силе, продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, явлениями и причинами, также результаты исследования могут быть использованы на уроках окружающего мира, при проведении классных часов, внеклассных мероприятий.

Проблема исследования: почему же такие огромные и тяжёлые корабли не тонут? Что позволяет им не только держаться на воде, но и перевозить тяжёлые грузы?

II. Основная часть

II.1. Из истории кораблестроения

Люди с давних времён хотели научиться плавать. Первыми плавательными средствами были связанные брёвна, плоты и челноки, выдолбленные из брёвен. Постепенно плавательные средства улучшались.

Существует финикийская легенда о первом мореходе. Им был тирийский дровосек Ус. Однажды Ус настолько увлекся работой, что не заметил, как лес загорелся и он оказался в огненном полукольце. Пожар был сильный, так что пробиться сквозь него было невозможно. Что делать: утонуть в море или сгореть заживо? Ус выбрал первое: он срубил высокий кедр, очистил его от веток, столкнул на воду и устремился на нем в море.Так был найден способ преодолевать моря и океаны. Не исключено, что бревно или, скорее всего, несколько бревен, скрепленных между собой (плот), и были «первым плавающим кораблем». Во всяком случае, плот был известен всем народам и сохранил свою популярность и в эпоху весел, и в наше время.

Плот - самое надежное плавучее средство передвижения. Он не может утонуть, даже если бы пытался. Но у плота есть и недостатки: он малоскоростной и плохо управляемый, не спасает от непогоды. И люди обращаются к другому древнейшему плавучему средству - лодке.

Человек быстро понял, что для мореходства годятся всевозможные материалы, и начал изобретать самые разнообразные плавательные средства. Долгое время именно судостроение, прошедшее путь от примитивных плотов и долбленых пирог до великолепных клиперов, было ведущей силой технического прогресса, а нужды навигации направляли развитие науки - астрономии, математики, механики. В 19 веке паровые двигатели заменили парус, а вместо дерева начали использовать сталь. В настоящее время корабли представляют собой огромные лайнеры и авианосцы, которые бороздят просторы мирового океана и могут месяцами не заходить в порт.

II.2. Строение корабля

У каждого корабля своё предназначение, но у любого судна есть основные части: корпус корабля, нос, корма. Корабль имеет продолговатую форму, чем-то напоминающую глубокую тарелку. Палубы на корабле закрывают его как крышки. Также, я узнал, что на корабль наносится специальная линия (ватерлиния – контрольная отметка, до которой можно загружать судно). Если она видна над поверхностью воды, то беспокоиться не стоит. Если линия скрылась под водой - вероятность его затопления возрастает.К какому бы виду или классу не относилось плавательныесредство, ему присущи общие элементы конструкции. В первую очередь, конечно, корпус, на котором установлены надстройки различного назначения, мачты и рубки. Важным элементом всех судов являются двигатели и движители, в общем, силовые установки. Для жизнедеятельности плавательныесредства имеют значение устройства, системы, электрооборудование, трубопроводы и оборудование помещений.

Носом называется передняя, кормой – задняя оконечности корпуса, его боковые поверхности – бортами . Правый борт по ходу движения моряки называют штирбортом , левый – бакбортом .

Нос корабля Корма

Дном или днищем называется нижняя часть корабля, палубами – горизонтальные перекрытия. Трюм корабля – это самое нижнее помещение, которое находится между днищем и нижней палубой. Межпалубное пространство называется твиндеком.

Палуба Трюм

Твиндек Трюм

Тип судна обуславливает и форму корпуса, и его размеры. Корпус корабля состоит из набора и обшивки. Переборки и палубы – это элементы, присущие определенным типам судов. Обшивка может быть изготовлена из дерева, как в древности и сегодня, пластмасс, сваренных между собой или склепанных стальных листов или даже железобетона. С внутренней стороны для поддержания прочности и формы корпуса обшивка и палуба подкреплены набором жестко скрепленных между собой балок, деревянных или стальных, которые располагаются в поперечном и продольном направлениях. В оконечностях корпус чаще всего заканчивается прочными балками: в корме - ахтерштевнем , а в носу - форштевнем . В зависимости от типа судна обводы носовой части могут быть разными. От них зависит уменьшение сопротивления движению судна, обеспечение маневренности и мореходных качеств.Подводный нос корабля уменьшает сопротивление воды, а значит, увеличивается скорость судна, и уменьшается расход топлива. А на ледоколах форштевень сильно наклонен вперед, за счет чего судно наползает на лед и разрушает его своей массой.

Строение корабля – не только корпус и надстройки, это еще и судовые устройства, специальное оборудование и палубные механизмы, обеспечивающие эксплуатацию судна. Без рулевого или якорного устройства не представляют корабль даже люди, далекие от кораблестроения. А еще на каждом судне есть буксирное, швартовое, шлюпочное, грузовое устройства. Все они приводятся в действие и обслуживаются палубными вспомогательными механизмами, к которым относятся рулевые машины, буксирные, грузовые и шлюпочные лебедки, насосы и многое другое. Судовые системы – это многие километры трубопроводов с насосами, приборами и аппаратами, при помощи которых откачивается вода из трюмов или стоки, подается питьевая вода или пена при пожаре, обеспечивается отопление, кондиционирование и вентиляция. Механизмы машинного отделения обслуживаются топливной системой для питания двигателей, воздушной для подачи сжатого воздуха, охлаждения двигателей. С помощью электрооборудования обеспечивается освещение на судне и работа механизмов и устройств, которые питаются от судовой электростанции.

Изучив данную информацию, мне по прежнему осталось непонятно – почему под водой мы можем поднять с легкостьюкамень, который с трудом поднимаем в воздухе. Если погрузить пробку подводу и выпустить её из рук, то она всплывёт. Когда мы плаваем в воде нашетело выталкивает на поверхность какие-то силы. Как можно объяснить этиявления? Почему такие большие корабли, сделанные из металла, перевозяттяжелые грузы, плавают и не тонут? Для выяснения этих вопросов я провел опыты, описанные в практической части.

Практическая часть

Опыт № 1 «Плавучесть разных материалов»

Определяем плотность.

Опыт 1. Все мы знаем, что, если бросить в воду деревянную доску, то она будет лежать на ее поверхности, а вот металлический лист такого же размера сразу начинает тонуть. Почему так происходит? Это определяется не весом предмета, а его плотностью. Плотность – это масса вещества, заключенная в определенном объеме.

Опыт 2. А, что произойдет, если кубики опустить в воду? Как видно из опыта камень и металл утонули – их плотность больше плотности воды, а пенопласт и дерево нет – их плотность меньше плотности воды. Значит, любой предмет будет плавать, если его плотность меньше плотности воды.

Следовательно, корабль, чтоб он держался на воде, надо сделать так, чтобы его плотность была меньше плотности воды. Предположим, делать его из такого материала, который имеет плотность меньше плотности воды и не тонет – например, из дерева. Из истории мы знаем, что человек именно из дерева делал вначале плоты, а затем лодки, используя свойство дерева–плавучесть. Сегодня мы видим много кораблей сделанных из металла, но они не тонут. Причина в том, что их корпус наполнен воздухом. Воздух намного менее плотное вещество, чем вода. У корабля образуется, как бы общая, суммарная плотность воздуха и металла. В результате этого средняя плотность корабля вместе с огромным объемом воздуха в его корпусе становится меньше плотности воды. Потому-то и не тонет тяжелый корабль. Подтвердим это опытом.

Опыт 3. Мы взяли кубики одинакового размера 70×40х50 мм из разного материала - металл, дерево, камень и пенопласт и взвесили их. И увидели, что кубики имеют разный вес, а следовательно, и разную плотность. Вес кубика из: камня –264г, пенопласта - 3 г, металла - 1020 г, дерева – 70 г.

Отсюда сделали вывод, что из кубиков самый плотный материал – это металл, затем камень, дерево и пенопласт.

Опыт 4. Опустим в воду плоский лист металла – он сразу же тонет, а любая посудина с бортами остается на плаву - в ней образуется запас плавучести. Туда даже можно положить груз. Так же действует спасательные средства: жилет или круг, одетый на человека. С их помощью удается удержаться на плаву до прибытия спасателей.

Выталкивающая сила

Кроме того на погруженное в воду тело действует выталкивающая сила. На рисунке мы видим, что на тело со всех сторон действуют силы давления.

Опыт 5. Мячик с воздухом внутри, погруженный в воду, с силой вылетает из нее вверх. Это действует на мяч выталкивающая сила (сила Архимеда). Она то и удерживает корабль на плаву и позволяет кораблю плавать.

1-Силы поддержания; 2-Давление воды на борт судна. Отчего же зависит действие выталкивающей силы? Первое – это от объема корабля и второе - от плотности воды, в которой корабль плавает. Эта сила тем больше, чем больше объем погруженного тела. Проверим это опытом.

Опыт 6 . Положим на плавающую доску небольшой груз –они тонут. А вот объем надувной лодки значительно больше, и она может выдержать даже несколько человек. Второе - выталкивающая сила меняется с увеличением плотности воды. Плотность воды можно увеличить, если ее сильно-сильно посолить. Докажем это следующим опытом.

Опыт 7. Мы залили шарики желтый и оранжевый в соленую воду и опустили их в пресную воду аквариума – они утонули. А зеленый и синий шарики с пресной водой – остаются наплаву. Следовательно, плотность соленой воды увеличилась.

Опыт 8. Опустим картофелину в емкость с солений водой – она остается на плаву. Затем опустим картофелину в емкость с пресной водой –она утонула.

Из проведенного опыта видно, что в соленой воде на плаву удерживаются те предметы, которые прежде тонули.

На основании проведенного исследования можно сделать выводы о том, что железные корабли не тонут и плавают потому, что :

1. Корабль обладает достаточным запасом плавучести.

2 .На корабль действует выталкивающая сила (сила Архимеда), направленная вверх. По закону Архимеда эта сила равна весу жидкости, вытесненной кораблем. Согласно выводам Архимеда на всякое тело, погружённое в жидкость, постоянно действует выталкивающая сила и величина её равна весу вытесненной этим телом воды. Если эта архимедова сила больше или равна весу тела, то оно не утонет. Корабли не тонут именно по этой причине. Нетрудно догадаться, что тело большого размера (объёма) вытеснит значительно больше воды, чем маленькое тело одинакового с ним веса и если утюг «раскатать» в достаточно тонкий лист фольги, то, аккуратно опущенный на поверхность воды, он будет на ней держаться. Железные суда проектируют и строят с таким расчётом, чтобы при погружении они вытесняли огромное количество воды, вес которой равен их весу в загруженном состоянии (это называется водоизмещением корабля) . В этом случае на них будет действовать выталкивающая архимедова сила соответствующей величины. Вот одна из причин, почему корабли не тонут. Можно объяснить, почему корабли не тонут, немного по-другому: тела, плотность которых меньше плотности воды, свободно плавают по её поверхности. Корабль внутри имеет множество пустых, наполненных воздухом помещений и средняя его плотность значительно меньше плотности воды. Поэтому корабли не тонут.

III. Заключение

Из литературы и Интернет- источников я узнал много интересного о кораблях и их способности держаться на поверхности воды.В ходе своего исследования я выяснил, что ошибался, когда думал, что в кораблестроении используются специальные лёгкие материалы. Но мои предположения о том, что стальные корабли не тонут, потому что имеют особую форму, оказались верны.Ещё я выяснил, что широкие корабли с высокими бортами вытесняют огромный объём воды, а чем больше объём воды, тем больше её отталкивающая сила. Это закон, который сформулировал древнегреческий учёный Архимед. Именно эта сила позволяет кораблям держаться на поверхности воды и перевозить многотонные грузы.

Список используемой литературы

Большая иллюстрированная энциклопедия школьника М. «МАХАОН», 2003 – 51 с.

А. Дитрих, Г. Юрмин, Р. Кошурникова «Почемучка» М. «Педагогика», 1991 – 160-164 с.

Л.А. Горев "Занимательные опыты по физике" М. Просвещение, 1985– 27-31.

Сахарнов С. В. Плывут по морям корабли [Текст] / С. В. Сахарнов, К. Д. Арон // «Едем, плаваем, летаем». – Москва: «Детская литература», 1993. – С. 7-36.

Приложение1

Легенда об Архимеде

Сила тяжести, действующее на тело, всегда направлена вниз и обусловлена

притяжением Земли. Однако на тело, погруженное в жидкую или

газообразную среду, действует еще какая–то сила, направленная вверх,

против силы тяжести. Эта сила называется выталкивающей силой Архимеда

– по имени древнегреческого учёного Архимеда, открывшего закон

плавающих тел. Этот закон гласит, что на тело, погруженное в жидкость,

действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной этим

телом. Согласно легенде, Гиерон, тиран Сиракуз, поручил Архимеду

выяснить, сделана ли его корона целиком из золота или же в нее подмешано

серебро. Эта задача занимала Архимеда довольно долго, пока не помог