§21. Дізнаємося про судноплавство і повітроплавання

• Назад до змісту

ДУМАЙ

1. Яка умова того, що тіло: а) плаває; б) спливає; в) тоне?

а) Тіло плаває, якщо його густина дорівнює густині рідини $\rho_t = \rho_p$, і сили тяжіння та виштовхувальна рівні $F_{\text{тяж}} = F_{\text{в}}$.

б) Тіло спливає, якщо його густина менша за густину рідини $\rho_t < \rho_p$, і сила тяжіння менша за виштовхувальну $F_{\text{тяж}} < F_{\text{в}}$.

в) Тіло тоне, якщо його густина більша за густину рідини $\rho_t > \rho_p$, і сила тяжіння більша за виштовхувальну $F_{\text{тяж}} > F_{\text{в}}$.

2. Щоб пірнути, кит мусить збільшити свою густину. Як він це робить?

Кит зменшує об’єм своїх легень, що збільшує його середню густину і дозволяє зануритися у воду.

3. Чому тенісний м’ячик, занурений у воду, піднімається на поверхню, а повітряна куля зупиняється, не досягнувши краю атмосфери?

Тенісний м’ячик піднімається на поверхню, бо його середня густина менша за густину води, і виштовхувальна сила перевищує силу тяжіння. Повітряна куля зупиняється в атмосфері, бо на певній висоті густина повітря стає рівною середній густині кулі, і виштовхувальна сила врівноважується силою тяжіння.

4. У який спосіб можна «відірвати» підводний човен від глинистого дна: а) прокопати під ним тунелі; б) зробити холостий постріл?

а) Прокопати під ним тунелі, щоб вода заповнила простір під човном і створила виштовхувальну силу, яка допоможе підняти його.

Холостий постріл не допоможе.

5. Дізнайся про катастрофу, що сталася 1937 року з дирижаблем «Гінденбург». Які висновки щодо використання дирижаблів було зроблено після цього? Чому нині знову відновлюють застосування дирижаблів?

Катастрофа «Гінденбурга» сталася через загоряння водню, що спричинило вибух і повне знищення дирижабля за 34-36 секунд. Загинуло 36 осіб. Ця трагедія призвела до припинення використання водневих дирижаблів і значного спаду популярності дирижаблебудування.

Нині інтерес до дирижаблів відновлюється завдяки їхній екологічності, низьким витратам палива та можливості перевезення великих вантажів у важкодоступні місця. Сучасні дирижаблі наповнюють безпечним гелієм і використовують для туризму, вантажних перевезень і рятувальних операцій.

6. Обговоріть проблему: повітряні ліхтарики для когось — задоволення, для когось — лихо.

Повітряні ліхтарики приносять радість і створюють святкову атмосферу, але можуть стати причиною пожеж, особливо в суху погоду або в лісових районах. Вони також становлять небезпеку для тварин і забруднюють довкілля залишками матеріалів після падіння. Тому їх використання потребує обережності та відповідальності.

ДІЙ. РОЗВ’ЯЖИ ЗАДАЧІ

1. Тіло масою 200 г плаває у воді повністю занурившись. Яку масу води витісняє тіло?

Коли тіло плаває у воді повністю зануреним, його вага врівноважується виштовхувальною силою Архімеда, яка дорівнює вазі витісненої води. Це означає, що маса води, витіснена тілом, дорівнює масі самого тіла. Отже, тіло масою 200 г витісняє 200 г води.

2. Деяке тіло має вагу в повітрі 380 Н і об’єм 0,045 м3. Плаває це тіло у воді чи тоне?

Щоб визначити, чи плаває тіло, порівняємо силу тяжіння з виштовхувальною силою:

Сила тяжіння:

Виштовхувальна сила:

Оскільки виштовхувальна сила (441 Н) більша за силу тяжіння (380 Н), тіло буде плавати.

3. У річці плаває плоска крижина завтовжки 0,2 м. Яка висота надводної частини крижини?

4. Наповнена гелієм куля об’ємом 1 м3 може підняти вантаж 1 кг. Який максимальний вантаж вона підніме, якщо її наповнити воднем?

5. Обчисли виштовхувальну силу, що діє на аеростат, наповнений воднем, об’ємом 20 000 м3. Визнач піднімальну силу. Чи змінюється піднімальна сила аеростата зі збільшенням висоти його підйому?

6. Кулю-зонд об’ємом 10 м3 наповнили гелієм. Яка виштовхувальна сила діятиме на кулю-зонд? Чи буде вона змінюватися з висотою?

7. Найбільша повітряна куля у світі була сконструйована 2002 року в американському аерокосмічному агентстві НАСА. Об’єм її оболонки становив 1 700 000 кубічних метрів, а маса — понад 690 кг. Яка сила Архімеда діє на неї, коли вона перебуває в повітрі?

8. Яку силу необхідно прикласти, щоб утримати у воді камінь, маса якого 10 кг? Густина каменя — 2,6 103 кг/м3.