Сообщение о плавание судов

Необходимость преодолевать водные преграды, перевозя грузы по воде, а также использование рек, озер и морей как охотничьих угодий уже в глубокой древности привели к изобретению человеком плавучих средств. Сначала это были просто древесные стволы или надутые мешки из шкур животных (бурдюки), за которые держались переплывающие реку люди, примитивные плоты из скрепленных друг с другом бревен, круглые корзины, обтянутые кожей, а также лодки, которые выдалбливались или выжигались из массивных стволов деревьев. Развивающееся морское дело требовало увеличения размеров плавающих судов, что привело к построению кораблей.

Первые плавучие средства передвигались либо просто благодаря течению реки, либо за счет использования шестов и весел. Но уже в третьем тысячелетии до н. э. стали применяться паруса. Первые паруса изготовлялись из шкур, тростниковых циновок и деревянных планок. Долгое время паруса играли вспомогательную роль, и лишь в X—XIII вв. появились первые чисто парусные суда. Наивысшего развития они достигли во второй половине XIX в.: длина их составляла 90 м, скорость 33 км/ч и выше. Самыми быстроходными из них были трех- и четырехмачтовые клиперы (рис. 136). Они перевозили из Азии и Австралии чай, шерсть и другие ценные грузы, которых не хватало в Европе и Америке. Рекорд скорости, поставленный чайным клипером «Катти Сарк», — 21 узел (1 уз = 1,852 км/ч)—не побит до сих пор ни одним из парусных судов.
В 1803 г. Р. Фултон установил на 18-метровой лодке гребные колеса, приводимые в движение паровой машиной. Первые испытания нового судна на реке Сене (в Париже) прошли неудачно: лодка затонула. Двигатель с затонувшей лодки поставили на новое судно, но и эта попытка не увенчалась успехом. Для продолжения испытаний требовалась финансовая поддержка. Однако когда Фултон обратился за поддержкой к Наполеону Бонапарту, предлагая перевести французские корабли на паровую тягу, то получил отказ. Осуществить свой проект Фултон смог лишь у себя на родине, в США, где в 1807 г. построил первый действующий пароход «Клермонт». Этот пароход стал совершать регулярные рейсы по реке Гудзон, проходя расстояние 277 км со средней скоростью 9 км/ч.

После изобретения парохода в разных странах мира на судна стали устанавливать паровые машины, и паруса постепенно утратили свое значение.

В 1903 г. в России был построен первый теплоход — судно, приводимое в движение с помощью двигателя внутреннего сгорания. В настоящее время теплоходы являются самым распространенным видом водного транспорта.
На протяжении тысячелетий дерево представлялось единственным материалом, пригодным для построения судов. Всем было известно, что дерево (плотность которого меньше плотности воды) не тонет и запасов его в лесах столько, что проблем с построением из него судов никогда не будет.

Когда же в середине XVII в. появились предложения заменить в судостроении дерево на железо, многим это показалось абсурдным. Плотность железа больше плотности воды, и потому любой железный предмет, брошенный в воду, тонет. Как же можно строить корабли из железа? Разве они будут плавать? Между тем в 1787 г. англичанину Дж. Уилкинсону удалось построить первое железное судно длиной 21,5 м. И оно плавало!

Со второй половины XIX в. железо стало уступать место стали. Корабли стали более прочными, надежными и долговечными.
Масса современных судов достигает нескольких десятков тысяч тонн. Почему же они не тонут? Дело в том, что, несмотря на огромную массу, их средняя плотность по-прежнему меньше плотности воды. При этом сила тяжести, действующая на судно, уравновешивается архимедовой (выталкивающей) силой, и судно плавает.

Если бы корабли не имели внутри себя заполненных воздухом отсеков и целиком состояли бы из металла, они, конечно, не смогли бы удерживаться на воде. Но корабли содержат много пустых помещений. Это и приводит к тому, что их средняя плотность оказывается меньше плотности воды.

Глубина, на которую плавающее судно погружается в воду, называется осадкой судна. При полной загрузке судна оно не должно погружаться в воду ниже так называемой грузовой ватерлинии (от голландского слова «ватер» — вода). Так называют линию соприкосновения поверхности воды с корпусом судна, соответствующую наибольшей допустимой осадке. На бортах морских судов эта линия отмечается специальным знаком — грузовой маркой. Грузовую марку изображают в виде круга, пересеченного по центру горизонтальной линией (которая соответствует ватерлинии для морской воды в летнее время в зоне умеренного климата), и ряда дополнительных горизонтальных линий, показывающих предельное погружение судна в море или в реке в зависимости от времени года и района плавания.

Осадка современных супертанкеров при полной загрузке (несколько сот тысяч тонн) может достигать 23 м (в то время как надводная часть судна составляет всего лишь 5—6 м). Для полной остановки такого танкера, идущего со скоростью 30 км/ч, требуется дистанция 5 км и время 25 мин.

Массу воды, вытесняемой плавающим судном, называют водоизмещением судна. Водоизмещение судна совпадает с его собственной массой (вместе с грузом) и обычно выражается в тоннах. Вследствие расходования топлива, провизии, боеприпасов (на военных судах), а также приема или снятия груза водоизмещение судна меняется. Максимальное допустимое водоизмещение судна соответствует его погружению в воду по грузовую марку.
Суда, способные плавать под водой, называют подводными, а все остальные — надводными.
Первая подводная лодка была построена в 1620 г. в Англии. Ее изобретателем был голландский ученый К. ван Дреббель. Много позже подводные лодки появились в России (1724), в Северной Америке (1776), во Франции (1801), в Германии (1850). К началу XX в. почти все морские государства начали строить боевые подводные лодки.
Для погружения в воду в подводных лодках применяют специальные балластные цистерны, наполняемые водой. Всплытие подводной лодки происходит вследствие вытеснения воды из этих цистерн сжатым воздухом.
Современные (атомные) подводные лодки представляют собой гигантские сооружения, оснащенные самым современным оружием (рис. 137). Например, атомная ракетная подводная лодка «Огайо» (США) характеризуется водоизмещением 18 700 т и длиной 171 м (в то время как первая американская боевая лодка «Давид», периода гражданской войны в США, имела длину всего лишь 10,6 м при экипаже 9 человек). И если перед началом первой мировой войны скорость подводных лодок составляла 9—10 узлов, то теперь она в 4 раза больше.

1. Почему гвоздь в воде тонет, а тяжелое металлическое судно нет? 2. Почему тонет корабль, получивший пробоину? 3. Что такое осадка? 4. Что представляет собой грузовая марка? 5. Что называют водоизмещением судна? 6. С помощью чего подводные лодки могут погружаться под воду и всплывать? 7. Кто построил первый пароход? 8. Чем пароход отличается от теплохода?

phscs.ru

На тело, которое будет находиться в жидкости действуют две силы. Сила тяжести и сила Архимеда. Они действуют в различных направлениях, сила тяжести вертикально вниз, сила Архимеда вертикально вверх.

  • Условием плавания двух тел, будет являться равенство силы тяжести и силы Архимеда.

Если плотность тела будет больше плотности жидкости, то тело в этой жидкости будет тонуть. Если плотность тела будет меньше плотности жидкости, то тело будет всплывать в этой жидкости. Если плотности тела и жидкости будут равны, то тело останется в равновесии внутри жидкости. Например, если кусок железа опустить в воду, то он потонет. А если этот же самый кусок опустить в ртуть, то он всплывет.

Рассмотрим теперь плавание судов

Как плавают суда?

Судна, которые плавают по озерам, реками, морям и океанам, построены из различных материалов., каждый из которых будет иметь свою плотность.

Например, корпусы больших судов чаще всего изготавливают из стальных листов. Крепления тоже изготавливаются из метала. В постройке одного корабля используются множество различных материалов как большей, так и меньшей плотности, чем плотность воды.

  • Разберемся, как же судна остаются на плову, когда они изготовлены из таких предметов.
  • Тело, которое погружают в воду, вытесняет своей погруженной в воду часть столько воды, что её вес будет равен весу тела в воздухе. Это справедливо для любого тела, аи судна кораблей не являются исключением.

    Вес воды, которая вытесняется подводной частью судна, будет равен весу судна в воздухе.

    Для глубины, на которую погружается судно в воду, придумали специальный термин – осадка. Для каждого судна существует свое максимально допустимое значение осадки. Это значение отмечают на корпусе корабля красной линией. Её еще называют ватерлиния.

    Значение ватерлинии и водоизмещения

    Водоизмещением судна, называется вес воды, которая будет вытеснена судном, при погружении его в воду до ватерлинии.

    То есть водоизмещение — это максимальная отметка веса, которое может иметь судно вместе с грузом.

    Например, сейчас для перевозки нефти строят суда водоизмещением 5 000 000 кН и более. Эти судна будут вместе с грузом, могут иметь массу более 500 000 тонн.

    Грузоподъемностью судна называется водоизмещение судна за вычетом из него веса самого судна. Грузоподъемность — это величина, которая показывает, сколько груза может взять судно.

    www.nado5.ru

    Почему судно плавает?

    Некоторые физические основы. Жидкость не обладает упругостью формы, а обладает только упругостью объема, т. е. приспосабливается к форме сосуда, который она наполняет. Так как частицы жидкости легко могут перемещаться, то в состоянии равновесия поверхность жидкости располагается перпендикулярно по отношению к действующим на нее силам, например к давлению воздуха или к силе тяжести погруженного тела. Отсюда следует также, что поверхность жидкости всегда перпендикулярна к силе тяжести внутренних частиц и, следовательно, принимает сферическую форму поверхности Земли. На практике поверхность жидкости может быть принята за горизонтальную. Жидкости, точно так же, как и твердые тела, можно сжимать только на несколько долей их объема, так как частицы жидкости, несмотря на свою подвижность, так плотно прилегают одна к другой, что расстояние между ними почти невозможно уменьшить, если не применять чрезвычайно большие силы. Можно предположить, что эти частицы не способны сжиматься, т. е. что они несжимаемы. Плотность (масса единицы объема) воды мало зависит от давления и от температуры. Плотность морской воды увеличивается в зависимости от солености, которая для пресной воды составляет примерно 1,000 кг/м3, для вод Балтийского моря — до 1,015 кг/м3, Северного — до 1,025 кг/м3, Красного — до 1,044 кг/м3, Большого Соленого озера в США — до 1,230 кг/м3, Мертвого моря — до 1,278 кг/м3. Плотность воды отдельных морей имеет существенное значение для судоходства, поскольку, как будет показано далее, сила поддержания и, следовательно, осадка судна прямо пропорциональны ей.

    Жидкости подвержены также действию силы тяжести. В жидкости, находящейся в состоянии покоя, сила тяжести действует таким образом, что каждый горизонтальный слой сжимается слоями, лежащими над ним, вследствие чего с увеличением глубины давление (давление силы тяжести, называемое также избыточным или гидростатическим) увеличивается. Оно равно произведению плотности жидкости на данную глубину. Общее давление складывается из давления силы тяжести и атмосферного давления воздуха.

    Гидростатическое давление:

    1 — атмосферное давление воздуха, 2 — поверхность жидкости, 3 — давление силы тяжести (гидростатическое давление) 4 — глубина.

    Если твердое тело погружается в жидкость, то на него со всех сторон действуют силы давления, зависящие от плотности жидкости и от глубины погружения. Атмосферное давление воздуха, пока тело не касается дна, можно не учитывать. У простых тел — параллелепипедов, цилиндров — силы, действующие на тело в 5-горизонтальных направлениях, взаимно компенсируются. Давление же на нижнюю поверхность тела превышает давление на верхнюю, потому что давление силы тяжести увеличивается с глубиной. Вследствие этого возникает направленная вверх выталкивающая сила, величина которой зависит от объема погруженного тела. Греческий математик и физик Архимед, который жил с 287 до 212 г. до н. э., первым сформулировал эту важную закономерность таким образом: «Выталкивающая сила покоящейся жидкости, действующая на погруженное в нее тело, по величине равна весу жидкости, вытесненной телом. Выталкивающая сила направлена вверх и проходит через центр тяжести вытесненного объема».

    Этот принцип Архимеда верен для тел любой формы. Однако еще в начале XIX в. старые «морские волки» с деревянных парусников называли сторонников железных судов фантазерами и глупцами. Убежденные, что дерево и другие легкие материалы могут плавать, а железо не может, они не понимали, что выталкивающая сила не имеет никакого отношения к плотности металлов. Выталкивающая сила — это сила, которая позволяет телу плавать. Если тело тяжелее, чем жидкость, вытесненная его объемом, то оно опускается на дно. «Парение» полностью погруженного в жидкость тела возможно только тогда, когда его вес равен выталкивающей силе. При плавании тела в жидкости, т. е. судна в воде, вес судна должен находиться в равновесии с выталкивающей силой. Если судно нагрузить дополнительно — например, грузом — оно будет погружаться до тех пор, пока дополнительный вес груза не станет равен весу дополнительно вытесненной воды.

    Силы действующие на погруженное тело:

    1 — давление на верхнюю поверхность, 2 — верхняя поверхность, 3 — сила поддержания, 4 — высота тела, 5 — глубина до нижней поверхности, 6 — нижняя поверхность, 7 — давление на нижнюю поверхность, 8 — сила поддержания.

    Хотя закон Архимеда доказывает возможность плавания судна, он не объясняет, какое положение занимает плавающее тело. Из опыта известно, что плавающее тело всегда стремится занять определенное положение. Можно наблюдать, что длинное цилиндрическое тело, например ствол дерева, всегда плавает в горизонтальном положении и что тонкая деревянная доска всегда плывет наибольшей поверхностью вниз. Как это можно объяснить физически? Сила веса плавающего тела приложена к центру тяжести тела, а выталкивающая сила — к центру тяжести вытесненной жидкости. Обе силы образуют пару сил и момент, который поворачивает тело до тех пор, пока оба центра тяжести не разместятся на одной вертикали. Если тело приняло это положение, то оно находится в состоянии равновесия, т. е. внешние силы взаимно уравновешены.

    Устойчиво ли равновесие тела по отношению к внешним воздействиям, например к действию ветра или волн, которое старается вывести его из равновесия, зависит от того стремятся ли силы, действующие на тело в его новом, вызванном внешними воздействиями положении, восстановить первоначальное состояние равновесия. Если параллелепипед, изображенный на рисунке, вывести из положения равновесия, то появится пара сил, состоящая из веса и выталкивающей силы, которая стремится уменьшить угол наклона или увеличить его. Силы, действующие на тело, создадут момент, противодействующий внешним воздействиям, и равновесие станет устойчивым. Если момент усиливает воздействие, то равновесие становится неустойчивым. Если силы при изменении положения тела не создают момент, то равновесие безразличное. Такое равновесие имеет горизонтально плавающий в воде цилиндр; можно убедиться в том, что цилиндр легко повернуть вокруг его продольной оси из одного положения равновесия в другое: как бы мы ни поворачивали цилиндр, линия действия выталкивающей силы будет проходить через центр тяжести цилиндра.

    Силы действующие на корпус судна:

    1 — сила веса, 2 — сила поддержания, 3 — ветер или волны, С — центр тяжести погруженного объема, G — центр тяжести судна

    www.seaships.ru

    Урок физики по теме «Плавание судов. Воздухоплавание». 7-й класс

    Разделы: Физика

    Цели урока:

  • Образовательные: продолжить изучение условия плавания тел, рассмотреть устройство судов, воздушных шаров; совершенствовать умения характеризовать поведение тел в жидкости и газе.
  • Развивающие: развитие навыков конструирования и изготовления физических поделок; развитие логического мышления учащихся; совершенствование умения наблюдать, сравнивать и сопоставлять изучаемые явления, выделять общие признаки и обобщать результаты экспериментов.
  • Воспитательные: формирование научного мировоззрения, воспитание интереса и любознательности.
  • Оборудование: мультимедийный проектор, компьютер, интерактивная доска.

    Демонстрационное оборудование: модель судна с ватерлинией, ареометры, картезианский водолаз, модель воздушного шара, презентация (Приложение 1).

    Этап

    Деятельность учителя

    Деятельность учащихся

    Актуализация темы (постановка учебной проблемы)

    Работа с кроссвордом

    Отгадывают кроссворд, включаются в диалог с учителем по формированию учебной проблемы

    Изучение нового материала

    1. Плавание судов.
      Демонстрации: лист из алюминия тонет, лодочка, сделанная из этого листа не тонет; модель корабля с ватерлинией.
    2. Воздухоплавание.
      Демонстрации: модель воздушного шара.
    3. Сообщения учащихся из истории плавания судов.
    4. Сообщения учащихся из истории воздухоплавания.
    5. Демонстрация физических поделок учащихся (самодельный ареометр, картезианский водолаз, корабля, воздушные шары)
    6. Учащиеся наблюдают, выдвигают гипотезы, делают выводы.

      Работают с конспектом.

      Учащиеся слушают и записывают в тетрадь

      Закрепление нового материала (решение качественных и расчетных задач)

      Отвечают на вопросы, обсуждают, доказывают

      • Что изучали на уроке?
      • Что вас удивило?
      • Что больше всего понравилось?
      • Какое открытие вы сегодня сделали?
      • Выставление оценок. Благодарность учащимся за работу.

        Анализируют свою деятельность на уроке

        Организация работы дома

        Д/з:§51,52. Выписать термины. №657

        Записывают домашнее задание

        Ход урока

        1. Актуализация темы (постановка учебной проблемы).

        Учащиеся отвечают на вопросы.

      • Что происходит с телами, погруженными в жидкость или газ?
      • Каково происхождение силы, выталкивающей тело из жидкости?
      • Как ее рассчитать?
      • Какие положения может занимать тело в жидкости?
      • Нам известно о действии жидкости и газа на погруженное в них тело. Мы изучали условия плавания тел. Чему же будет посвящен сегодняшний урок, мы узнаем, решив физический кроссворд.

        По горизонтали: 1. Единица измерения давления. 2. Единица измерения массы. 3. Прибор для измерения атмосферного давления. 4. Физическая величина, равная отношению силы, действующей на поверхность, к площади поверхности. 5. Прибор для измерения давления большего или меньшего атмосферного. 6. Единица измерения силы. 7. Фамилия ученого, сделавшего важное открытие в области плавания тел. 8. Единица измерения длины.

        По вертикали получают ключевое слово – плавание.

        2. Изучение нового материала.

        Вода и воздух – истинное чудо, без них не возможна наша жизнь. Человек издавна плавает на плотах, лодках, судах. Человек, наблюдая за полетом птиц, всегда стремился подняться в воздух. Сегодня на уроке мы выясним, когда это произошло и почему это возможно.

        Плавание судов

        Может ли плавать тело, если плотность материала, из которого оно сделано, больше плотности жидкости?

        Демонстрация. Лист алюминия опускаем в воду, он тонет. Из этого же листа делается лодочка, она плавает. Материал один, масса не изменилась, В чем различие? (В разном объеме вытесненной жидкости. Лодочка вытесняет гораздо больший объем жидкости, и архимедова сила оказывается большей, чем архимедова сила, действующая на лист. В нашем случае коробочка – модель судна.)

        В настоящее время строятся речные и морские , пассажирские и транспортные корабли из материалов, плотность которых значительно превышает плотность пресной и морской воды. Но везде выполняется основное условие: вес воды, погруженной частью судна, равен весу судна с его грузом, пассажирами, топливом и другим оборудованием.

        Чтобы судно могло плавать устойчиво и безопасно, его корпус должен погружать в воду лишь до определенной глубины.

        На слайде перечислены основные термины темы (выписываются дома).

        Осадка судна – глубина его погружения.

        Ватерлиния – линия, отмечающая наибольшую допустимую осадку (отмечается на корпусе красной линией).

        Когда судно погружается до ватерлинии, оно вытесняет такое количество воды, что ее вес соответствует весу судна со всем грузом и называется водоизмещением. Оно измеряется в единицах силы. Однако довольно часто под водоизмещением понимают не вес, а массу вытесненной воды и измеряют в тоннах.

        Грузоподъемность – это вес судна, принятого на судно при погружении его до ватерлинии.

        Например, у первого парохода, построенного американским изобретателем Фултоном, водоизмещение составляло всего 1,6 ·105 Н или 16 т. В настоящее время водоизмещение танкеров-гигантов составляет 6,4·109Н и больше, т.е. более 640000 т.

        Демонстрация. Модель корабля с ватерлинией.

        Воздухоплавание

        Человек стремился создать средства для плавания не только в воде, но и в воздушном океане. Для этого он конструировал и строил летательные аппараты – воздушные шары, аэростаты, дирижабли.

        Воздушный шар, пригодный для полета с человеком, состоит из: оболочки, подвесной системы (строп), гондолы и балласта.

        Воздушные шары раньше наполняли теплым воздухом, сейчас наполняют газом – водородом или гелием, т.е. газами, плотность которых меньше плотности окружающего нас воздуха.

        Демонстрация. На рычаге уравновешены два бумажных колпака. Под одним из них нагревается воздух. Равновесие нарушается, т.к. теплый воздух имеет меньшую плотность.

        На модели воздушного шара показать подъемную силу воздушного шара. (Приложение 2)

        Сравним подъемную силу воздушных шаров, наполняемых разными газами.

        1 м 3 водорода весит при нормальном давлении всего 0,9 Н, гелия – 1,8 Н, тогда как 1 м 3 воздуха весит 12,9 Н. Отсюда следует, что шар объемом 1 м 3 , наполненный водородом, способен поднять в воздух груз весом 12,9Н – 0,9Н =12 Н. Сюда входит и вес оболочки, из которой сделан шар, поэтому ее нужно сделать по возможности легче. Подъемная сила водорода больше подъемной силы гелия, но водород взрывоопасен, он горит, а гелий в 40-50 раз дороже водорода.

        Для регулировки подъемной силы, а следовательно, подъема или спуска воздушного шара, воздухоплаватели используют различные приемы. Чтобы подняться выше, они выбрасывают часть груза – балласта из гондолы, а чтобы опуститься вниз, выпускают часть газа из оболочки или прекращают нагрев воздуха, находящегося в оболочке. Воздухоплаватели также должны учитывать, что по мере поднятия шара вверх, архимедова сила, действующая на него, уменьшается, т.к. разреженный воздух верхних слоев атмосферы, вытесненный шаром, весит меньше, чем у поверхности Земли.

        Воздушные шары перемещаются вместе с воздушными массами и поэтому неуправляемы. В отличие от них дирижабль является управляемым летательным аппаратом, поскольку у него имеются пропеллеры, приводимые во вращение двигателем. Недостатки дирижаблей – их небольшая маневренность и скорость полета. Важнейшее достоинство – большая грузоподъемность и дешевизна перевозок.

        Демонстрация физических поделок учащихся (самодельный ареометр, картезианский водолаз, корабля, воздушные шары).

        Из истории плавания судов

        Первое средство передвижения людей по воде – обломки деревьев, потом появились плоты, челны – бревна с выдолбленным углублением, в котором помещался человек.

        Лишь с созданием больших лодок начинается собственно судостроение. Первые деревянные суда появились в Египте во времена Древнего царства (примерно 3000 лет до н.э.). По форме они были похожи на апельсиновую корку с поднятыми концами. Конструкция таких судов была слишком хрупкая, поэтому весь корпус по длине обхватывался тросом. Такие суда имели каркас и обшивку, на укреплялся четырехугольный, высокий, узкий парус.

        Во времена Древней Греции появляются значительные различия между торговыми и военными судами. В это время строятся знаменитые греческие триеры и римские кинкеры.

        В 8-11-х в в северных морях господствуют смелые и воинственные викинги. Ладья викингов не изменяла свою форму на протяжении многих веков.

        Вплоть до 19 в корабли были парусными. В начале 19 в самые быстроходные парусники (3-х и 4-х мачтовые клиперы) перевозили чай из Китая и шерсть из Австралии в Европу и Америку со скоростью 30 км/ч. Рекорд скорости показало судно «Катти Сарк», оно шло со скоростью 39 км/ч/. Этот рекорд не побит до сих пор ни одним из парусных судов.

        В 19 в в судостроении происходят значительные изменения: дерево заменяется железом, парус– паровой машиной. Первый речной пароход «Клермонт» построен в США в 1807 г по проекту Роберта Фултона, а первый морской появился в России в 1815г. Судовой паровой котел топили дровами. В 1903 г на Волге построили первое в мире дизельное судно – танкер «Вандал». В 20 в появились корабли с двигателями, работающими от пара, созданного при участии ядерного реактора. Первое гражданское судно такого типа – атомный ледокол «Ленин». Он начал работать в Арктике в 1959г. Сейчас судно – это сложное инженерное сооружение, способное передвигаться по воде (суда), под водой (подводные суда) и над водой (суда на подводных крыльях и на воздушной подушке).

        Из истории воздухоплавания

        Тысячи лет прошли с тех пор, как человек начал мечтать о полете. Об этом свидетельствуют сказки о ковре-самолете, о крылатом коне, о смельчиках, поднявшихся к небу на крыльях, склеенных воском. Но сила тяжести прочно привязывала человека к земле. Впервые ее удалось преодолеть с помощью теплого воздуха. Человек издавна наблюдал, как поднимается вверх дым. Вероятно, это наблюдение подтолкнуло его на мысль о полете вверх с помощью дыма. Первый воздушный шар был изготовлен во Франции в 1873 г. братьями Монгольфье. Шар наполнили теплым воздухом и назвали монгольфьером по имени его изобретателей. Оболочка была выполнена из прорезиненного шелка. Первыми воздухоплавателями были баран, петух и утка. После приземления шара, оказалось, что петух повредил крыло. Этого было достаточно, чтобы между учеными разгорелся спор о возможности жизни на больших высотах.

        Монгольфьеры имели один недостаток: они быстро опускались, т.к. воздух в них остывал. Их использовали, главным образом, для развлекательных полетов. Для военных и научных целей использовали воздушные шары, наполненные водородом и гелием. Эксперимент с воздушным шаром, наполненным водородом впервые произвел французский профессор физики Шарль. Он же изобрел веревочную сеть, охватывающую шар и передающую на него весовые нагрузки, изобрел клапан, воздушный якорь и первый применил песок в качестве балласта, сконструировал барометр. Поэтому создателем современного аэростата следует признать Шарля. Аэростатами сейчас называют аппараты легче воздуха.

        Вести о полетах на воздушных шарах очень занимали наших соотечественников. Русские совершили много полетов и производили при этом научные наблюдения. Так в 1887 г для наблюдения солнечного затмения на таком шаре совершил полет Д.И.Менделеев. Менделеев много сделал для развития воздухоплавания, однако он считал, что будущее принадлежит летательным аппаратам тяжелее воздуха.

        В 30-е годы прошлого столетия было построено несколько аэростатов для исследования верхних слоев атмосферы – их назвали стратостатами. Гондола стратостата делалась герметичной, чтобы люди на большой высоте не страдали от недостатка кислорода. Стратостатами достигали высоты свыше 20 км. Первый в мире стратостат был создан швейцарским ученым Августом Пикаром. Недостаток стратостата – он летит туда, куда его гонит поток воздуха.

        На смену неуправляемым аэростатам пришли управляемые аппараты-дирижабли. Во время первой и второй мировых войн в армиях многих стран использовались аэростаты, связанные с земной поверхностью прочным стальным тросом. Они играли роль подвижных наблюдательных пунктов, подвесок радиоантенн, воздушных заграждений, мешающих полету авиации противника.

        Американские заводы выпускали учебные, учебно-патрульные и боевые дирижабли, оснащенные пушками и бомбами. Самые крупные из них имели объем 18400 м 3 . В 50-х годах прошлого столетия были спроектированы и построены воздушные корабли объемом 43000 м 3 .

        Наиболее известные дирижабли – «Норвегия» и «Италия», построенные итальянцем Умберто Нобиле, полет последнего к Северному полюсу закончился трагически. В годы первой мировой войны наибольшую известность имели так называемые цеппелины, создателем которых был граф Фердинанд фон Цеппелин.

        Современные воздушные шары используются в рекламных целях, дирижабли – для аэрофотосъемок.

        3. Закрепление нового материала.

      • Почему у корабля, переходящего из реки в море, осадка становится меньше?
      • Можно ли на Луне для передвижения космонавтов пользоваться воздушными шарами?
      • Почему надувная лодка имеет малую осадку?
      • Почему подъемная сила стратостата зависит от времени суток и днем имеет наибольшее значение?
      • Почему оболочка стратостата в начале полета заполнена не вся. Как будет меняться форма оболочки с высотой подъема.
      • Дирижабль наполняют легким газом. Не лучше было бы из него выкачать воздух?
      • Решить задачу 658. Радиозонд объемом 10 м 3 наполнен водородом. Какого веса радиоаппаратуру он может поднять в воздухе, если его оболочка весит 6 Н?

        4. Рефлексия. Подведение итогов.

      • Что изучали на уроке?
      • Что вас удивило?
      • Что больше всего понравилось?
      • Какое открытие вы сегодня сделали?
      • Выставление оценок. Благодарность учащимся за работу

        xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

        Плавание судов

        Этот видеоурок доступен по абонементу

        У вас уже есть абонемент? Войти

        Сегодня мы познакомимся с гидромеханикой, а на следующем занятии рассмотрим вопросы аэромеханики

        Объяснение гидроаэромеханики

        Отчего плавают рыбы, почему птицы не падают на землю? Как построить корабль, чтобы он не утонул? Может ли машина подняться в воздух, двигаться по небу или зависнуть в небе? Пытаясь найти ответы на эти и на многие другие вопросы, люди создали много разных наук. Их название начинаются со слова гидро, что в переводе означает вода, или аэро, что в переводе означает воздух. Если собрать эти науки вместе, то получится объемная наука – гидроаэромеханика.

        Она рассматривает вопросы, связанные с движением жидкостей и воздуха, а также всех тел, которые в них находятся – животных и человека, парусных судов, самолетов и воздушных шаров.

        Знакомство с гидромеханикой

        Масса современных судов достигает нескольких десятков тысяч тонн. Почему же эти корабли не тонут? Всё дело в том, что их средняя плотность по-прежнему меньше плотности воды, а выталкивающая архимедова сила уравновешивает силу тяжести, и корабль не тонет.

        Опыт с корабликом из фольги. Понятие осадки и ватерлинии

        Рассмотрим опыт из предыдущего урока: если мы возьмем кусочек фольги и опустим его в воду, то он утонет. Но если из этой же самой фольги сделать кораблик, то он благополучно будет покоиться на поверхности воды. В чем же дело? Дело в том, что любой современный корабль содержит множество отсеков, заполненных воздухом. Если бы корабль был сделан из цельного куска металла, то он, конечно, бы утонул. Получается, что наличие пустых помещений, заполненных воздухом, приводит к тому, что средняя плотность судна оказывается меньше плотности воды. Глубина, на которую погружается судно, называется осадкой. При полной загрузке судна, оно не должно погружаться в воду ниже определенной линии. Её называют грузовой ватерлинией (рис. 1), то есть линией, с которой соприкасается поверхность воды и корпус судна при его полной загрузке.

        Рис. 1 Ватерлиния, нанесенная на корпус корабля (черным) (Источник)

        Постепенно загружая кораблик грузом, увидим, что с ним произойдет: осадка становится всё ниже, и при определенном значении корабль тонет. Вес груза превысил определенное значение, корабль опустился ниже ватерлинии. Хотелось бы обратить ваше внимание, что при погружении корабль вытесняет определенное количество воды.

        Водоизмещение, грузоподъемность. Решение задачи

        Вес воды, вытесненный кораблем при погружении, называется водоизмещением. Численно водоизмещение равно весу корабля вместе с грузом. Разница между водоизмещением и весом судна называется грузоподъемностью судна.

        Нам необходимо определить грузоподъемность судна. Судно погружено в пресную воду до ватерлинии и при этом вытесняет воду объемом 15000 кубических метров. Известно, что вес самого судна составляет 5х10 6 ньютон. Запишем краткое условие задачи:

        Нам необходимо рассчитать грузоподъемность судна. Обозначим грузоподъемность как вес груза. Для этого нам нужно из веса вытесненной воды вычесть вес судна:

        Pг= Pвв— Pс , вес вытесненной воды рассчитывается:

        Pвв= ϱв ∙ g ∙ Vв , как плотность воды на величину g и на объем вытесненной воды. Подставим это в исходную формулу и получим выражение для расчета:

        Проведем анализ размерности, при подстановке всех размерных величин и математических преобразованиях, мы получим, что грузоподъемность судна будет измеряться в ньютонах.

        Подставим числовые данные:

        Т. е. грузоподъемность судна равна 145∙10 6 Н.

        Подводные лодки, эксперимент с газировкой

        Суда, способные плавать под водой, называют подводными, а все остальные – надводными. Первая подводная лодка появилась в Англии в 1620 году, в России подводные лодки появились позднее, в 1724 году.

        В сосуд нальем газированную воду и опустим туда виноградинку. Она опустится на дно, потому что ее плотность больше плотности воды, но, облепленная пузырьками газа, она поднимется на поверхность. Как только пузырьки газа будут постепенно лопаться, она вновь опустится на дно, и так будет продолжаться до тех пор, пока весь газ из газировки не выйдет. Движение виноградинки аналогично тому, как движутся подводные лодки, внутри которых есть специальные балластные цистерны. Когда необходимо, чтобы лодка погрузилась, цистерны открываются и забортная вода устремляется внутрь – лодка опускается на дно. При необходимости поднятия наверх – под давлением сжатый воздух заполняет эти балластные цистерны, вытесняя забортную воду, и облегченная лодка поднимается на поверхность.

        Развитие водного транспорта

        Развитие водного транспорта имеет огромное значение, так как это достаточно дешевый вид транспорта с огромной грузоподъемностью, и именно благодаря водному транспорту осуществляется торговля со многими зарубежными странами.

        Завершение

        Список литературы

      • Перышкин А. В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
      • Перышкин А. В. Сборник задач по физике, 7–9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.
      • Лукашик В. И., Иванова Е. В. Сборник задач по физике для 7–9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
      • Домашнее задание

      • Что такое гидроаэромеханика?
      • К чашкам весов подвешены на нитях два одинаковых по объему тела: одно из меди, а другое из алюминия. Весы уравновешены. Нарушится ли равновесие, если тела опустить в воду, и как?
      • Дать определение водоизмещению и грузоподъемности.
      • Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

        1. Интернет-портал Myshared.ru (Источник).
        2. Интернет-портал Files.school-collection.edu.ru (Источник).

        Если вы нашли ошибку или неработающую ссылку, пожалуйста, сообщите нам – сделайте свой вклад в развитие проекта.

        interneturok.ru

    Популярное:

    • Какой налог на 306 лошадиных сил Транспортный налог по регионам. и какого хрена?! Расчитаем за 2010 год. Для примера возьмем, допустим, mercedes S500 2002 г.в. 306 л.с. Сумма транспортного налога к уплате за 2010 год для 6 регионов. 95. Чечня, Республика - 2448 руб. 05. […]
    • Считается ли в стаж учеба Как учеба в институте входит в трудовой стаж? Время бежит неумолимо вперед. Наступает период, когда об оформлении пенсии начинает задумываться последнее поколение, выросшее и получившее высшее, профессионально – техническое образование, […]
    • Смена директора ооо закон Смена директора ооо закон Дата публикации 31.01.2017 Смена генерального директора Кто может применять Необходимость сменить руководителя может возникнуть по различным причинам, например: он изъявил желание прекратить свои полномочия, […]
    • Приказ о выполнении предписания образец Приказ о выполнении предписания образец ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ЭКОЛОГИЧЕСКОМУ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ И АТОМНОМУ НАДЗОРУ от 23 января 2014 года N 25 Об утверждении Требований к форме представления организацией, эксплуатирующей опасный […]
    • Освобождение от налогов в сша география, экономика, достопримечательности Все статьи: Статьи по экономике: Экономика Сингапура. Экономическая модель развития Сингапура Экономика Сингапура — развитая рыночная система. Экономика Сингапура зависит от экспорта продукции, […]
    • Социальные выплаты и пособия многодетным семьям Меры социальной поддержки и льготы многодетным семьям в 2018 году Меры социальной поддержки Меры социальной поддержки и льготы многодетным семьям Статус многодетной семьи устанавливается в соответствии с региональным законодательством и […]
    • Федеральный закон об оперативно-розыскной деятельности 2013 Федеральный закон от 21 декабря 2013 г. N 369-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон "Об оперативно-розыскной деятельности" и статью 13 Федерального закона "О федеральной службе безопасности" Принят Государственной Думой 11 декабря […]
    • Правила по баскетболу 3х3 Правила стритбола — баскетбола 3 x 3 Здравствуйте, уважаемые посетители сайта basketball-training.org.ua! Я думаю, что многие из Вас знают, что вчера (19 мая) в городе Харькове был открыт новый сезон Украинской Стритбольной Лиги. Это […]