Rozwiązanie 1:
To, że statki pływają związane jest z kilkoma aspektami. Pierwszy, który nasuwa się na myśl to gęstość - ciało aby mogło pływać musi mieć gęstość mniejszą od gęstości cieczy, w której się znajduje. Statki wykonane ze stali (która ma gęstość znacznie większą niż gęstość wody) nie spełniają tej zasady, a wciąż udaje im się utrzymać na wodzie. Związane jest to z pojęciem gęstości całkowitej, czyli całkowitej masy statku podzielonej przez całkowitą objętość. Statki są wydrążone w środku, dlatego ich całkowita masa jest mniejsza od masy, którą miałyby, gdyby były wypełnione stalą. Całkowita gęstość statku wykonanego ze stali jest więc znacznie mniejsza niż przewidywana, dlatego statek może unosić się na powierzchni wody.
Kolejnym aspektem pozwalającym statkom pływać jest istnienie siły wyporu, która równoważy ciężar statku. Gdy statek znajduje się na wodzie, wypycha on ciecz, w której się znajduje. Wytwarza się podtrzymującą statek siła wyporu. Jest ona skierowana przeciwnie do siły ciążenia, czyli w górę, a jej wartość jest równa ciężarowi wypartej wody.
Rozwiązanie 2:
Statki pływają, ze względu na to, że ich siła ciężkości jest mniejsza (bądź równa) sile wyporu wody. Główną wielkością fizyczną, która pozwala na to aby statek mógł pływać jest gęstość, dokładniej: mniejsza gęstość całkowita statku w porównaniu z gęstością cieczy.
Korzystając z definicji gęstości wiemy, że:
gdzie:
- gęstość ciała,
- masa ciała,
- objętość ciała.
Gęstość zależy od dwóch wielkości fizycznych: masy ciała oraz objętości. Statek jest zbudowany głównie z różnych metali (np. stalą) ale też jest w większości wypełniony powietrzem (jest po prostu pusty w środku), który ma bardzo małą gęstość. Korzystając z książki: ,,Tablice fizyczno-astronomiczne'', Adamantan (rok wydania 2013), dokładniej ze strony 58, możemy odczytać, że gęstość powietrza wynosi:
gdzie gęstość wody jest prawie 844 razy większa (!):
Z tego też powodu, jeżeli uwzględnimy duży wkład powietrza do objętości całego statku to z definicji gęstości wiemy, że jeżeli zwiększymy masę statku to zmniejszymy jego gęstość. Dlatego też statki mogą pływać po wodzie.
Ola Wołoszyn
Nauczycielka fizyki
Zobacz lekcje, które wyjaśnią temat krok po kroku:
Tutaj pojawi się lista Twoich książek
Zaloguj się i zacznij tworzyć ją już teraz.

