Плавание - это равновесие

Тело плавает когда его вес уравновешен выталкивающей силой. Тело не тонет, не всплывает и может находиться в жидкости на любой глубине так как плотность жидкости мало меняется с увеличением давления. Так плавают рыбы, морские животные, подводные лодки, батискафы, так может плавать и человек.

Вес плавающей рыбы в точности равен весу вытесненной ею воды. В любом живом организме 90 и даже более процентов воды, так что его средняя плотность мало отличается от плотности воды.

Человеку, подводной лодке, кораблю плавать в воде помогает... воздух! Проведем несложный расчет. Плотность стекла, из которого сделана бутылка, равна 2,2 г/см³; плотность воды — 1 г/см³. Следовательно, стекло в воде пойдет ко дну. Но если стеклянная бутылка, наполненная воздухом, плотно закрыта пробкой, она будет плавать на поверхности воды. Масса стеклянной литровой бутылки равна примерно 0,5 кг; масса воздуха, заключенного в ней,— около 1 г, а средняя плотность закупоренной бутылки с воздухом —

,т. е. вдвое меньше плотности воды.

Налив в бутылку некоторое количество воды, мы можем сделать ее среднюю плотность в точности равной плотности воды. Такая бутылка сможет плавать в воде на любой глубине.

Средняя плотность бутылки, заполненной одним воздухом, меньше, чем плотность жидкости; она не может плавать на любой глубине и будет вытолкнута на ее поверхность. Объем ее погруженной в воду части уменьшается, так как часть бутылки окажется над водой. Поэтому и выталкивающая сила уменьшится и станет в точности равной весу бутылки с воздухом.

Подводная лодка плавает на любой глубине, не опускаясь и не поднимаясь, если ее средняя плотность равна плотности морской воды. Чтобы получить среднюю плотность подводной лодки, нужно сложить массы ее корпуса, двигателей, людей и воздуха, находящегося в ней, и разделить полученную сумму на объем, занимаемый лодкой.

Набрав в балластные цистерны воду, подводная лодка погрузится в глубину моря; ее средняя плотность станет больше плотности морской воды. Если же выдавить сжатым воздухом воду из балластных цистерн, подводная лодка всплывет. Объем подводной лодки всегда один и тот же. Она изменяет среднюю плотность, увеличивая или уменьшая свою массу, заполняя свои цистерны воздухом или водой. Запас сжатого воздуха всегда должен быть в подводной лодке, без него она не сможет поддерживать свою плавучесть и всплыть на поверхность воды.

Кроме того, подводная лодка не могла бы плавать под водой без так называемых горизонтальных рулен: даже самая незначительная разница между ее весом и выталкивающей силой гнала бы ее на дно или на поверхность.

По-иному изменяет свою среднюю плотность «автономный» водолаз (запас сжатого воздуха он носит на спине в баллоне): если ему нужно всплыть, он надувает скафандр воздухом. Средняя плотность человеческого тела больше плотности воды, она равна 1,03 г/см³. Плавучесть человеку обеспечивает воздух, набираемый им при вдохе в легкие.

При полном вдохе средняя плотность человеческого тела становится меньше плотности воды. При выдохе, когда тело теряет плавучесть, человеку приходится создавать подъемную силу движением рук. Искусство плавать — это умение правильно дышать, координируя вдохи и выдохи с движением рук и ног.

ПОИСК

Block title

РАЗНОЕ

Детская Энциклопедия

Плавание - это равновесие

Плавание - это равновесие

ЧЕЛОВЕК ПОКОРЯЕТ ОКЕАН