Плавание судов. Воздухоплавание

Плавание судов и воздухоплавание

Плавающее в покое судно вытесняет воду, сила Архимеда со стороны которой уравновешивает силу тяжести судна. Считать нужно весь корабль вместе с грузом и воздухом в его закрытых помещениях.

Корабль в покое вытесняет воду, вес которой равен его весу. На шар действует сила Архимеда со стороны воздуха; подъём зависит от веса всей системы.

Водоизмещение и осадка

Массовое водоизмещение — масса воды, вытесненной судном при данной загрузке. Для плавающего в покое судна оно равно массе судна с грузом; его выражают в кг или тоннах. В учебнике также используется весовое водоизмещение — вес вытесненной воды; это сила, которую выражают в ньютонах. Не смешивайте массу и силу.

Осадка — глубина погружения судна. Ватерлиния — линия пересечения поверхности воды с корпусом при данной загрузке. Отметки допустимой загрузки на корпусе — грузовая марка; её нельзя отождествлять с любой ватерлинией. При добавлении груза судно погружается глубже до нового равновесия, пока запас плавучести и разрешённая загрузка позволяют это.

Почему стальное судно плавает

Плотность стали больше плотности воды, но средняя плотность всего судна с воздушными полостями может быть меньше. При повреждении и затоплении меняются доступный объём вытеснения и средняя плотность; возможна потеря плавучести.

Пример. Судно вытесняет 2000 м³ пресной воды плотностью 1000 кг/м³. Массовое водоизмещение равно 2 000 000 кг = 2000 т; сила Архимеда при $g=10\,\text{Н/кг}$ — 20 000 000 Н. Эти величины имеют разные единицы.

Подводные лодки

Заполняя балластные цистерны водой или вытесняя её сжатым воздухом, изменяют среднюю плотность лодки. Для устойчивого движения и маневрирования используют также рули и двигатели; изменение балласта не описывает все способы управления.

Воздухоплавание

На аэростат действует сила Архимеда. Для начала подъёма из покоя она должна превышать силу тяжести оболочки, газа и груза. Используют горячий воздух или лёгкий газ. При оценке сравнивают среднюю плотность всего аппарата с плотностью окружающего воздуха.

Гелий не горит; водород горюч, поэтому домашние опыты с ним не проводятся. В этом уроке достаточно схемы или модели.

Самопроверка

1. В каких единицах выражают массовое и весовое водоизмещение?
2. Как меняется осадка при добавлении груза?
3. Почему плотности материала корпуса недостаточно для решения о плавании?
4. Судно вытесняет 500 м³ пресной воды. Какова его масса при плавании в покое?

Ключ: кг/т и Н; осадка увеличивается; важен весь корпус с полостями и грузом; 500 000 кг = 500 т.

Презентация для урока

Скачать редактируемую презентацию (PPTX)

Версия после предметной и методической проверки 15.10.2026. Просмотр слайдов доступен в карточке презентации.