Choć od wieków powszechne na morzach całego świata, duże statki wciąż mogą być dla niektórych zagadką. W obliczu tak imponujących konstrukcji pozostaje jedno pytanie: dlaczego statki unoszą się na wodzie?

Odpowiedź jest prostsza niż się wydaje i została odkryta wieki temu przez żeglarzy i inżynierów potrzebujących rozwiązań dla eksploracji morskiej. Krótko mówiąc, można odpowiedzieć na to pytanie za pomocą dwóch koncepcji.

Zrozummy więc nieco więcej na temat gęstości i zasady Archimedesa, aby rozwiać wątpliwości.

Gęstość

Gęstość to pojęcie definiowane na podstawie stosunku masy do jednostki objętości dowolnej substancji. Tak więc, aby obiekt mógł unosić się na wodzie, na przykład statek, jego masa musi być rozłożona w dużej objętości.

Wynika to z faktu, że im większy rozkład masy, tym mniejsza gęstość obiektu. Innymi słowy, w prostych słowach odpowiedź na pytanie "dlaczego statki unoszą się na wodzie?" brzmi: ponieważ ich średnia gęstość jest mniejsza niż gęstość wody.

Ponieważ większość wnętrza statku składa się z powietrza, nawet jeśli ma on ciężkie stalowe elementy, nadal jest w stanie unosić się na wodzie.

Tę samą zasadę można zaobserwować, porównując na przykład gwóźdź z płytą styropianową. Mimo że gwóźdź jest lżejszy, tonie z powodu dużej gęstości w porównaniu do niskiej gęstości styropianu.

Zasada Archimedesa

Archimedes był greckim matematykiem, inżynierem, fizykiem, wynalazcą i astronomem, który żył w III wieku p.n.e. Wśród swoich badań przedstawił zasadę, którą można opisać jako:

"Każde ciało zanurzone w płynie podlega działaniu siły (ciągu) pionowo w górę, której intensywność jest równa ciężarowi płynu wypartego przez ciało".

Innymi słowy, ciężar statku wypierający wodę podczas jego ruchu powoduje siłę reakcji wody na statek. W tym przypadku odpowiedź na pytanie "dlaczego statki unoszą się na wodzie?" brzmiałaby mniej więcej tak: ponieważ woda wypycha statek do góry.

Przykładowo, 1000-tonowy statek wywiera na swój kadłub siłę odpowiadającą 1000 tonom wody, zapewniając mu podparcie.

Dlaczego statki unoszą się nawet na wzburzonych wodach?

Statek został zaprojektowany w taki sposób, aby nawet przy kołysaniu spowodowanym przez fale, nadal unosił się na wodzie. Dzieje się tak, ponieważ jego środek ciężkości znajduje się poniżej środka naporu, zapewniając równowagę statku.

Kiedy ciało unosi się na wodzie, podlega działaniu tych dwóch sił. Kiedy oba centra pokrywają się, równowaga jest obojętna. W takich przypadkach obiekt po prostu pozostaje w pozycji, w której został początkowo umieszczony. Takie przypadki są jednak bardziej powszechne w przypadku obiektów całkowicie zanurzonych.

Z drugiej strony, gdy zanurzenie jest częściowe, jak w przypadku statków, nachylenie powoduje, że objętość ruchomej części wody zmienia środek ciągu. Pływalność jest gwarantowana, gdy równowaga jest stabilna, tj. pozwala ciału powrócić do pozycji wyjściowej.

Źródła : Azeheb, Szkoła Brazylijska, EBC, Weg Museum

Obrazy CPAQV, nauczyciel z Kentucky, rejsy po świecie, szkoła w Brazylii