Умови плавання тіл

Подивіться на рисунок: гарне явище — айсберг, що плаває в океані. Нашим очам з’являється лише 1/10 частина всього айсберга, а 9/10 — сховані водою. Але якщо у воді буде плавати колода, то вона буде занурена приблизно до половини — гляньте на рисунок. Чому ж вода приховує від нас тільки половину колоди, а айсберг — майже цілком? Спробуємо з’ясувати.

Ми знаємо, що на будь-яке тіло, що знаходиться в рідині, діють дві сили, спрямовані в протилежні сторони: сила тяжіння і архімедова сила. Сила тяжіння дорівнює вазі тіла і спрямована вниз, архімедова ж сила залежить від щільності рідини і спрямована вгору. Під дією цих сил тіло, яке на початку було нерухоме, рухатиметься в бік більшої сили. При цьому можливі три випадки: 

1) якщо сила тяжіння більша за архімедову силу, то тіло буде опускатися на дно, тонути, тобто якщо FT>FA    то тіло тоне;

2) якщо сила тяжіння дорівнює архімедовій силі, то тіло може перебувати в рівновазі в будь-якому місці рідини, тобто якщо  FT=FA  то тіло плаває всередині рідини;

3) якщо сила тяжіння менша за архімедову силу (що діє на все тіло), то тіло буде підніматися з рідини, спливати, тобто якщо FT<FA   то тіло спливає.

Розглянемо останній випадок докладніше.

Якщо тіло, що спливає, досягає поверхні рідини, то при подальшому його русі вгору архімедова сила зменшуватиметься, тому, що буде зменшуватися об'єм зануреної частини тіла, а архімедова сила дорівнює вазі рідини в об'ємі зануреної в неї частини тіла.

Якщо архімедова сила дорівнюватиме силі тяжіння, тіло зупиниться і буде плавати на поверхні рідини, частково занурившись у неї.

Можна довести, що коли густина суцільного твердого тіла більша за густину рідини, то тіло в такій рідині тоне. Тіло з меншою густиною спливає в цій рідині. Шматок заліза, наприклад, тоне у воді, але плаває у ртуті. А тіло, густина якого дорівнює густині рідини, залишається в рівновазі всередині рідини.

Судна, які плавають по річках, озерах, морях і океанах, збудовано з різних матеріалів неоднакової густини. Корпус суден звичайно виготовляють із сталевих листів. Усі внутрішні кріплення, що надають суднам міцності, теж ви-готовляють з металів. Побудова суден потребує десятків інших матеріалів, що мають порівняно з водою як більшу, так і меншу густину. Завдяки ж чому судна тримаються на воді, беруть на борт і перевозять великі вантажі?

Задача . Дві ворони ходили шукати воду, бо їм дуже хотілося пити, та не знайшли ніде. Нарешті знайшли десь у кошарі в глечику. Але не могли дістати з глечика, бо було глибоко. Одна ворона і полетіла собі далі. Друга ворона знала закон Архімеда. Також вона знала, що камінець має більшу густину, ніж вода. Що ж зробила друга ворона?