ทำไมเรือไม่จม: ฟิสิกส์ในการปฏิบัติ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

เคยสงสัยมั้ยว่าทำไมเรือไม่จม? หากสร้างแพไม้ก็สามารถลอยน้ำได้อย่างปลอดภัย แต่ถ้าคุณทำจากโลหะหรือหินแล้วมันจะจมลงไปด้านล่าง อธิบายปรากฏการณ์นี้ได้ไม่ยาก ท้ายที่สุดแล้ว ความหนาแน่นของหินหรือโลหะนั้นแตกต่างจากความหนาแน่นของไม้ พวกเขาพูดถึงเรื่องนี้ในบทเรียนฟิสิกส์ ความจริงก็คือความหนาแน่นของไม้นั้นน้อยกว่าความหนาแน่นของโลหะมาก ในขณะเดียวกัน ตัวบ่งชี้แรงลอยตัวของน้ำจะสูงกว่าตัวบ่งชี้แรงโน้มถ่วงที่กระทำบนแพมาก สำหรับโลหะ สิ่งที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย ความหนาแน่นของมันสูงพอที่แรงลอยตัวไม่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้ ส่งผลให้แพจม แต่ทำไมเรือถึงไม่จมในตอนที่ทำด้วยโลหะ?

ถ้าหุ้มต้นไม้

ในสมัยก่อน เรือสร้างจากไม้เท่านั้น แต่ทุกอย่างกำลังเปลี่ยนไป ตอนนี้เรือต่างๆ ถูกสร้างขึ้นจากวัสดุโลหะที่เชื่อถือได้และทนทานมากขึ้น แต่ทำไมเรือไม่จม? เขาหนักขึ้นไหม? เหตุผลคืออะไร? บางทีข้างในอาจมีไม้มากกว่าโลหะ?

ถ้าเอาต้นไม้มาหุ้มด้วยเหล็กแผ่นบางๆ โครงสร้างจะไม่จม ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายได้หลังจากทำการคำนวณบางอย่าง ดังนั้นความหนาแน่นเฉลี่ยของโครงสร้างจะน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ นี่คือตัวเลขง่ายๆ หากเรานำมวลไม้ 100 กิโลกรัมที่มีความหนาแน่น 600 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรและเปลือกโลหะที่มีน้ำหนัก 20 กิโลกรัมและความหนาแน่น 7800 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรน้ำหนักรวมของเรือจะเป็นเพียง 120 กิโลกรัม และปริมาตรจะเป็น 0.168 ลูกบาศก์เมตร ยังคงต้องหาความหนาแน่นเฉลี่ยของโครงสร้าง ในการทำเช่นนี้ คุณต้องหารมวลด้วยปริมาตร ผลที่ได้คือประมาณ 714 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ตัวบ่งชี้นี้มีค่าน้อยกว่าน้ำ นี่แสดงให้เห็นว่าภาชนะไม้ที่หุ้มด้วยแผ่นโลหะล่วงหน้าจะไม่จม ท้ายที่สุดความหนาแน่นของน้ำคือ 1,000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

ดีไซน์ทันสมัย

การออกแบบเรือค่อนข้างเรียบง่าย คุณไม่สามารถหุ้มไม้ด้วยโลหะได้ ก็เพียงพอแล้วที่จะทิ้งช่องว่างภายในโครงสร้างไว้ซึ่งน้ำจะไม่เข้า แน่นอน นิพจน์นี้ไม่ถูกต้องเล็กน้อย โพรงจะเต็มไปด้วยอากาศ เพราะความหนาแน่นของสารผสมนี้อยู่ที่ 1.29 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตรเท่านั้น

เรือจึงไม่จมเมื่ออยู่ลึก แท้จริงแล้วภายในโครงสร้างมีโพรงขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยอากาศ ด้วยเหตุนี้ความหนาแน่นของเรือทั้งลำจึงน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำมาก เป็นผลให้แรงลอยตัวทำให้โครงสร้างลอยได้

ทำไมน้ำไม่เข้าเรือ

แน่นอนว่าถ้าน้ำเข้าไปในโพรง เรือก็จะจมอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น พาร์ติชั่นถูกสร้างขึ้นในส่วนของโครงสร้างที่อยู่ใต้น้ำ เป็นผลให้เกิดช่อง ในขณะเดียวกันก็ถูกผนึกไว้ ด้วยเหตุนี้น้ำที่เข้าไปในช่องหนึ่งจึงไม่สามารถเข้าไปในช่องที่สองได้ หากมีรูปรากฏในตัวเรือ เรือจะไม่จมลงสู่ก้นทะเล เฉพาะช่องที่น้ำเข้าเท่านั้นจะถูกน้ำท่วม ส่วนที่เหลือจะยังคงเต็มไปด้วยอากาศ

ขนส่งสินค้าอย่างไร

เรือมักมีน้ำหนัก. และมีค่าเท่ากับมวลน้ำ ซึ่งเป็นปริมาตรที่เรืออยู่ในทะเล แน่นอน เรือเดินสมุทรไม่น่าจะแล่นได้เปล่า โดยปกติด้วยความช่วยเหลือของเรือไม่เพียง แต่ขนส่งผู้คนเท่านั้น แต่ยังบรรทุกสินค้าจำนวนมากด้วย เรือเปล่ามีน้ำหนักน้อยกว่ามาก ซึ่งหมายความว่ามันจะไม่จมลงไปในน้ำลึก ถ้าเรือบรรทุกจะจมมากขึ้น แต่ทำไมเรือไม่จมทั้งๆที่บรรทุกมาก

โดยปกติจะลากเส้นบนตัวเรือ - ตลิ่ง เรือจะต้องไม่จมอยู่ใต้ตัวชี้นี้ มิฉะนั้น มันจะโอเวอร์โหลด และคลื่นขนาดใหญ่ใดๆ อาจท่วมโครงสร้าง