Физические основы судоходства

5.1. Почему плавает судно?

Вам из школьного курса физики известно, что на твердое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила. Впервые это явление обнаружил и описал древнегреческий физик Архимед, который жил 287 до 212 г до н.э. Закон Архимеда звучит таким образом: «Выталкивающая сила покоящейся жидкости, действующая на погруженное в нее тело, по величине равна весу жидкости, вытесненной телом» Выталкивающая сила направлена вверх и проходит через центр тяжести вытесненного объема. Выталкивающая сила или сила Архимеда

, (5.1)

где V – объем погруженной части, м³;

r – плотность воды, кг/м³;

g – ускорение сводного падения, м/с².

Выталкивающую силу воды или силу Архимеда в морской науке называют силой поддержания. Сила поддержания – это сила, которая позволяет телу плавать рис. 5.1. и рис.5.2.

Проанализируем формулу (5.1), с увеличением объема погруженной части и увеличением плотности воды поддерживающая сила увеличивается. При плавании в различных местах водной поверхности: на реках, озерах, морях и океанах вода имеет различную плотность r, поэтому сила поддержания при плавании в этих водах будет различной.

Рис. 5.1. Плавание тела под действием силы Архимеда

Действительно, плотность

r = 1, 000 кг/м³ для пресной воды; r = 1, 025 кг/м³ воды Черного моря;

r = 1, 044 кг/м³ воды Красного моря; r = 1, 278 кг/м³ воды Мертвого моря,

исходя из этого заключим, что сила поддержания зависит от солености воды.

Рис. 5.2. Силы, действующие на плавающее судно – веса судна и сила поддержания (сила Архимеда)