Почему не тонут корабли

ПОЧЕМУ НЕ ТОНУТ КОРАБЛИ

Лазаренко Дмитрий  Николаевич

Россия, Липецкая область, Липецк, МБОУ гимназия №19 им. Н. З. Поповичевой,

2 класс

Научный руководитель Вострикова Л.И.

Когда я впервые попал на корабль, мне было очень страшно плыть на нем –казалось, что он утонет. Но родители меня успокоили, сказали, что корабль сделан так, что не утонуть не может. Мне стало интересно, почему?

Поиск причин, объясняющих, почему не тонут корабли, я начал с наблюдения за кораблями. Увидеть, из каких материалов обычно строят корабли, мне помогли экскурсионные поездки. В морских музеях и портах я видел много разных кораблей. Они были изготовлены из разных материалов: папируса, кожи тюленя, дерева, металла.

 Я предположил, что корабли не тонут потому, что сделаны из материалов, которые легче воды. Я решил экспериментально проверить, так ли это. Для проведения эксперимента  я подобрал подходящие материалы:  соломку, кожу, дерево, металлическую фольгу, подготовил емкость с водой.

Первый этап исследования: выяснить, плавают ли материалы, применяемые при строительстве кораблей  (фото)

Результат опыта:  На поверхности плавают легкие предметы - соломка, кожа, дерево. Тяжелая металлическая фольга утонула. Значит, мое предположение о том, что материалы, из которых делают корабли неверно.

На втором этапе мне предстояло ответить на вопрос, почему экспериментальные данные о том, что железо тяжелее  воды не подтверждается на практике и корабли из железа плавают.

Ответ на этот вопрос я нашел в книге «Большая книга увлекательных опытов». В этой книге описан опыт с металлической тарелкой, которая тонет, когда ее опускают в воду вертикально и плавает, когда горизонтально. Это объясняется тем, что при увеличении площади предмета увеличивается количество воды, которую  этот предмет выдавливает при погружении.  Чем больше выдавливается воды предметом, тем сильнее вода выталкивает  этот предмет на поверхность. Это действие закона  Архимеда.

Третий этап: экспериментальная проверка действия закона Архимеда. Для этого я придал материалам, используемым в 1 опыте, плоскую форму, и опустил их в воду

Вывод:  все исследуемые материалы плавают на поверхности воды.

На основании первого и второго этапа исследования я построил таблицу

         Я сделал вывод: способность предмета держаться на плаву  больше зависит от площади соприкосновения предмета с водой,  чем от веса материала, из которого он изготовлен. Это объясняется тем, что вес тяжелого предмета распределился на большую поверхность  и выталкивающей силы стало достаточно, чтобы удержать этот предмет на воде.

Я понял, что выталкивающая сила действует на корабль по всему размеру его днища. Но всегда ли она способна удержать корабль на плаву? Чтобы это понять, я провел следующий эксперимент.

Четвертый этап эксперимента: выяснить, как действует выталкивающая сила на корабль при изменении нагрузки на корабль и размера днища корабля

Я нагружал кораблик камнями. Вначале он не тонул, но затем погрузился в воду.

Вывод: кораблик постепенно погружается в воду и, наконец, тонет. Это произошло потому, что с увеличением веса груза сила тяжести кораблика в определенный момент стала больше выталкивающей силы воды.

Я решил проверить, будет ли происходить такое же явление, если я увеличу площадь днища корабля. Я изготовил кораблик из металлической фольги такого же веса, что в предыдущем опыте, но большего размера. Поместил в него кораблик с грузом, используемый при проведении предыдущего опыта.

Пятый этап: проверка действия выталкивающей силы при увеличении размера кораблика

Вывод: кораблик не тонет. Потому что вес груза остался прежним, а площадь днища увеличилась. Выталкивающая сила больше, чем вес кораблика и он плавает на поверхности воды.

Результаты опытов 4 и 5 я пометил в таблицу

Вывод:  корабль не утонул, потому что выталкивающая сила была больше веса корабля.

У меня появился вопрос: «Корабли такие разные. Они перевозят людей и тяжелые грузы. Как определить, сколько людей может перевезти корабль? А сколько может груза перевезти?»

Этот вопрос я задал экскурсоводу корабля-музея «Ледокол Красин». Мне объяснили, что если на корабль наносится специальная линия, отмеченная белой краской (ватерлиния). Если она видна над поверхностью воды, то беспокоиться не стоит – корабль  не перегружен. Но если линия скрылась под водой - вероятность его затопления возрастает

Вывод: благодаря проведенным  исследованиям,  я выяснил, что:

1. способность предметов из тяжелых материалов плавать зависит от площади соприкосновения предмета с водой;
2. держаться на воде кораблям помогает выталкивающая сила;
3. корабль не утонет, пока его сила тяжести будет меньше или равна выталкивающей силе.