Даже тем, кто не умеет хорошо плавать, знакомо чувство лёгкости, когда при погружении в воду качаешься на волнах. Это не просто ощущение, это на самом деле так. Вода поддерживает твёрдые тела, уменьшая их вес, так как тело, погруженное в жидкость, выталкивается снизу вверх с силой, равной весу вытесненной им жидкости. Это называется гидростатической силой. Она действует на тела, определяя утонет оно или останется на поверхности воды. Сегодня мы поэкспериментируем с формами предметов на воде, а также поговорим о пределе плавучести.
Нам понадобятся:
- пластелин
- тазик
- вода
- крышка от кастрюли (без отверстия для пара)
Ход опыта:
1. Наполняем тазик водой.
2. Берём два кусочка пластилина одинакового размера.
3. Делаем из первого кусочка пластилина лодочку и пускаем на воду.
4. Делаем из второго кусочка пластилина шарик и опускаем рядом.
Результат: лодочка плавает, а шарик бомбочкой пошел на дно.
5. Теперь попробуем опустить на воду крышку, сначала в горизонтальном положении, потом в вертикальном.
Результат: В горизонтальном положении крышка не тонет, в вертикальном моментально идёт ко дну.
Объяснение:
Как мы знаем: чем больше воды вытесняется предметом во время погружения, тем с большей силой предмет выталкивается вверх. Пластилиновая лодочка и крышка от кастрюли вытесняют воду не только своим телом, но и своими пустотами, и следовательно, вытесняют больший вес воды, чем они сами. На них действует выталкивающая сила, превышающая их вес. Она и держит их на плаву.
Пластилиновый шарик и крышка, опущенная вертикально, вытесняют меньше воды. И так как погружаемый объём в этом случае меньше, то выталкивающей силы недостаточно, чтобы они остались на поверхности.
Этот пример помогает нам понять, что плавучесть предмета часто зависит от его формы.
Но плавучесть тела зависит так же и от его плотности (плотность - это отношение массы тела к его объёму). Например, у нас два шарика (кубика, цилиндрика и т.д) одинаковой формы и размера - один деревянный, второй железный. Деревянный шарик будет плавать подобно лодочке, железный пойдет бомбочкой ко дну. Это объясняется тем, что железо плотнее, чем дерево или вода. Тело, плотность которого больше, чем плотность воды, тонет потому, что гидростатическая сила не может удержать его.
Корабли и подводные лодки.
Даже если корабли построены из плотного материала (металла, например), они не тонут, так как внутри корабля имеются воздушные полости. Поэтому средняя плотность корабля меньше плотности воды. Если подводной лодке нужно погрузиться, её воздушные полости заполняются водой, а если нужно всплыть, то воду из полости вытесняют сжатым воздухом, хранящимся в специальных баллонах.
