Mengapa kapal tidak tenggelam: fizik dalam tindakan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Pernahkah anda terfikir mengapa kapal tidak karam? Jika anda membina rakit kayu, maka ia boleh terapung dengan selamat di atas air. Tetapi jika anda membuatnya daripada logam atau batu, maka ia akan tenggelam ke dasar. Tidak sukar untuk menjelaskan fenomena ini. Lagipun, ketumpatan batu atau logam berbeza daripada ketumpatan kayu. Mereka bercakap mengenainya dalam pelajaran fizik. Hakikatnya ialah ketumpatan kayu jauh lebih rendah daripada ketumpatan logam. Pada masa yang sama, penunjuk daya apungan air adalah jauh lebih tinggi daripada penunjuk daya graviti yang bertindak pada rakit. Dengan logam, perkara-perkara sedikit berbeza. Ketumpatannya cukup tinggi sehingga daya apungan tidak mampu mengatasi daya graviti. Akibatnya, rakit itu tenggelam. Tetapi mengapa kapal itu tidak tenggelam sekarang sedangkan ia diperbuat daripada logam?

Jika menyarung pokok

Pada zaman dahulu, kapal hanya dibina daripada kayu. Tetapi semuanya berubah. Kini kapal dibina daripada bahan yang lebih dipercayai dan tahan lama - logam. Tetapi mengapa kapal itu tidak tenggelam? Adakah dia semakin berat? Apakah sebabnya? Mungkin terdapat lebih banyak kayu di dalam daripada logam?

Jika anda mengambil pokok dan menyarungnya dengan kepingan logam yang sangat nipis, strukturnya tidak akan tenggelam. Fenomena ini boleh dijelaskansetelah melakukan beberapa pengiraan. Jadi, ketumpatan purata struktur akan kurang daripada ketumpatan air. Berikut adalah nombor mudah. Jika kita mengambil jisim kayu 100 kilogram dengan ketumpatan 600 kilogram per meter padu, dan sarung logam seberat 20 kilogram dan ketumpatan 7800 kilogram per meter padu, maka jumlah berat kapal akan menjadi hanya 120 kilogram, dan isipadunya ialah 0.168 meter padu. Ia kekal untuk mencari ketumpatan purata struktur. Untuk melakukan ini, anda perlu membahagikan jisim dengan jumlah. Hasilnya adalah kira-kira 714 kilogram setiap meter padu. Penunjuk ini kurang daripada penunjuk air. Ini menunjukkan bahawa bekas kayu, yang telah disarungkan dengan kepingan logam, tidak akan tenggelam. Lagipun, ketumpatan air ialah 1000 kilogram setiap meter padu.

Reka bentuk moden

Reka bentuk kapal itu agak mudah. Anda tidak boleh menyarung kayu dengan logam. Ia cukup untuk meninggalkan rongga kosong di dalam struktur, di mana air tidak akan masuk. Sudah tentu, ungkapan ini tidak betul. Rongga akan diisi dengan udara. Lagipun, ketumpatan campuran bahan ini hanya 1.29 kilogram setiap meter padu.

Itulah sebab kapal tidak tenggelam apabila dalam. Sesungguhnya, di dalam struktur itu terdapat rongga besar yang dipenuhi udara. Disebabkan ini, ketumpatan keseluruhan kapal jauh lebih rendah daripada ketumpatan air. Akibatnya, daya keapungan mengekalkan struktur tetap terapung.

Mengapa air tidak masuk ke dalam kapal

Sudah tentu, jika air masuk ke dalam rongga, kapal itu pasti akan tenggelam. Untuk mengelakkan perkara ini berlaku, sekatan dibuat di bahagian struktur yang terletak di bawah air. Akibatnya, petak terbentuk. Pada masa yang sama, mereka dimeteraikan. Disebabkan ini, air yang masuk ke dalam satu petak tidak boleh masuk ke petak kedua. Jika lubang muncul di badan kapal, maka kapal tidak akan pergi ke bawah. Hanya petak tempat air masuk akan ditenggelami air. Selebihnya akan kekal dipenuhi dengan udara.

Cara barang diangkut

Sebuah kapal biasanya mempunyai berat. Dan ia sama dengan jisim air, jumlah yang diduduki kapal di laut. Sudah tentu, kapal laut tidak mungkin belayar kosong. Biasanya, dengan bantuan kapal, bukan sahaja orang diangkut, tetapi juga muatan yang besar. Sebuah kapal kosong mempunyai berat yang lebih rendah. Ini bermakna ia tidak akan tenggelam jauh di dalam air. Jika kapal itu dimuatkan, ia akan lebih karam. Tetapi mengapa kapal itu tidak tenggelam walaupun dengan muatan yang besar?

Biasanya, garisan dilukis pada badan kapal - garis air. Kapal tidak boleh tenggelam di bawah penunjuk ini. Jika tidak, ia akan terlebih beban dan sebarang gelombang besar boleh membanjiri struktur.