Судноплавство та повітроплавання

Судноплавство та повітроплавання

Згадаймо!Які сили діють на тіло, коли воно занурене в рідину?Як спрямовані ці сили?Які співвідношення можливі між цими силами?три можливі випадки:а) якщо Fт >FA , рівнодійна сила спрямована вниз, тіло тоне;б) якщо Fт =FA , рівнодійна сила дорівнює нулю, то тіло плаває всередині рідини;в) якщо Fт < FA, рівнодійна сила спрямована вгору тіло спливає.

Людина здавна мріяла про подолання водних просторів. Спочатку вона пристосовувала для цього дерев'яні колоди, плоти, потім почала будувати дерев'яні човни і кораблі.

В Україні ще в часи козаччини, коли запорозькі козаки почали здійснювати морські походи, будувалися човни - чайки. Водні шляхи й сьогодні залишаються найзручнішим і найдоступнішим видом сполучення.

Чому сталевий брусок тоне у воді, а сталеві судна плавають?𝑣 𝐹арх 𝐹тяж 𝐹арх 𝐹тяж 𝐹тяж>𝐹арх ρсуц.стал. бруска>ρводи Сталевий брусок тоне у воді𝐹тяж=𝐹арх ρсеред. судна (сталь + повітря)<ρводи Судно плаває на поверхні води

Характеристики суден

Характеристики суден: осадка і ватерлінія. Осадкаглибина, на яку занурюється судно у воду. Ватерлінія максимально допустима осадка судна

Вантажна марка. Дозволяє визначати найбільшу завантаженість корабля у залежності від пори року та регіону.

Характеристики суден. Повна водотоннажність судна – це вага води, яку витісняє судно, занурене до ватерлінії, тобто архімедова сила, що діє на повністю навантажене судно𝐹арх=𝐹тяж=𝑚судна+𝑚вант𝑔 Вантажність судна – максимальна вага вантажу, який судно може взяти на борт, – це різниця між повною водотоннажністю судна та його вагою𝑃вант=𝐹арх−𝑃судна Водотоннажність судна: Fарх = Рсудна + Рвантажу

Україна – морська держава. В країні є морський і річковий флот, а також порти: Одеський, Чорноморський, Південний, Миколаївський, Бердянський, Маріупольський

Розв'язування задач Чи буде плавати у воді модель корабля, об’єм якого складає 0,5 дм3, якщо маса моделі дорівнює 300 г?

Повітроплавання

Вам уже відомо про те, як діють рідина й газ на занурене в них тіло. Також ми вже вивчили умови плавання тіл. Сьогодні на уроці дізнаємося, як здійснилася мрія людини літати.

«П’ять тижнів на повітряній кулі» Жюль Верн. Доктор Фергюссон пояснює своїм товаришам механізм керування повітряною кулею: «Мій спосіб підйому й зниження повітряної кулі ґрунтується на розширенні і стисненні газу в оболонці зі зміною його температури… Щоб піднятися, я за допомогою пальника нагріваю газ у кулі до температури вищої, ніж температура навколишнього повітря. Від нагрівання газ розширюється, об’єм кулі збільшується і вона піднімається вище зі збільшенням нагрівання… Опускання відбувається природно: температура пальника зменшується, газ всередині кулі поступово охолоджується».

«П’ять тижнів на повітряній кулі» Жюль Верн

«Таємничий острів» Жюль Верн«Куля знову почала спускатися, повільно, але безперервно. Від витоку газу вона стискалась, і оболонка її з круглої перетворювалася на овальну… Необхідно будь-що призупинити спускання… Викинувши з гондоли всі предмети, що були в ній, повітроплавці на кілька годин відстрочили падіння. Але тепер катастрофа була невідворотною, і якщо до темряви не з’явиться на горизонті земля, і люди, і куля безслідно зникнуть у хвилях… Цієї миті у гондолі пролунав мужній голос:— Що можна ще викинути?— Нічого!— А гондола? Гондолу в море! Всім вчепитися за сітку!І, дійсно, це був єдиний і останній засіб полегшити аеростат. Мандрівники перерубали канати, що підтримували гондолу, і куля піднялася на дві тисячі футів угору…».

«Таємничий острів» Жюль Верн

Отже з давніх-давен люди мріяли про можливість літати над хмарами, плавати в повітряному океані, як вони плавали морем. Як же це відбувається? Чому повітряна куля піднімається в небо, замість того, щоб падати на землю, як усі «нормальні» фізичні тіла. Шукаємо відповідь в Архімедовій силі .

𝑣 𝐹арх 𝐹тяж 𝐹тяж>𝐹арх ρсуц.нейлон. ткан.>ρпов Нейлонова тканина падає вниз𝐹тяж<𝐹арх ρсеред. кулі (нейлон + газ або гар.пов)<ρпов Повітряна куля піднімається вгору𝐹арх 𝐹тяж 𝑣 

Підіймальна сила повітряної кулі𝐹тяж<𝐹арх ρсеред. кулі (нейлон + газ або гар.пов)<ρпов Повітряна куля піднімається вгору𝐹арх 𝐹тяж 𝑣 Піднімальна сила повітряної кулі – це різниця між виштовхувальною (архімедовою) силою і силою тяжіння𝐹піднім 

Повітроплавання (аерона́втика) — керовані або некеровані польоти в атмосфері Землі на літальних апаратах легших за повітря (на відміну від авіації, що використовує літальні апарати важчі повітря). Для повітроплавання використовували повітряні кулі. Щоб куля піднімалася у повітрі, її треба наповнити газом, який має густину меншу, ніж густина повітря.

Це може бути, наприклад; водень, гелій ,або нагріте повітря.

Повітряна куля не тільки сама піднімається в повітрі, а й може підняти деякий вантаж: оболонку кулі, кабіну, людей і прилади. Набагато простіше здійснювати підйом і спуск кулі, яку заповнено гарячим повітрям. Щоб куля піднялася вище, досить сильніше нагріти повітря в ній, збільшивши полум'я пальника. При зменшенні полум'я температура повітря в кулі знижується, і куля опускається.

Під час піднімання кулі вгору архімедова сила, яка діє на неї, зменшується, оскільки густина повітря верхніх шарів атмосфери менша, ніж біля поверхні Землі. Щоб піднятися вище, з кулі скидають спеціально взятий з цією метою баласт (висипають пісок з мішків) і цим полегшують кулю.

Для опускання кулі з її оболонки за допомогою спеціального клапана випускають частину газу.

Повітряні кулі, що використовують з давніх часів для повітроплавання, інакше називають аеростатами. У перекладі з грецької слово «аеростат» означає «нерухомий у повітрі». Некеровані аеростати називають «монгольф’єрами» або «шальєрами» за іменами їхніх винахідників.

Шарльер – повітряна куля наповнена легким газом (гелієм, воднем)Жак Александр Сезар Шарль (1746-1823)

Монгольф'єр – це повітряна куля, наповнена гарячим повітрям. Жозеф Мішель Монгольф’є (1740-1810)Жак-Етьєнн Монгольф’є (1745-1799)

Для дослідження висотних шарів атмосфери використовують стратостати.

Крім того, існують керовані аеростати — дирижаблі.

Повітроплавання. Повітряні кулі піднімаються тільки до тієї висоти, де густина повітря дорівнює середній густині кулі з вантажем. Повітряні кулі використовують для: - метеорологічних та інших досліджень;- змагань; - перевезень пасажирів; туристичних і пізнавальних подорожей; у військовій справі.

Чотири однакові повітряні кульки наповнені різними газами: воднем, азотом, вуглекислим газом і гелієм. Яка з них має найбільшу підіймальну силу?Водень. Азот. Вуглекислий газ. Гелій

Так як підіймальна сила – це різниця між виштовхувальною силою і силою тяжіння, то відповідь буде визначатися тільки значенням сили тяжіння, бо виштовхувальна сила однакова на усі кульки. Значення сили тяжіння залежить від маси, а маса визначається густиною. Чим менше значення густини – тим менше значення сили тяжіння, тим більше підіймальна сила. Порівняємо густини водню, азоту, природного газу та гелію – найменше значення у водню. Отже, найбільшу підіймальну силу має кулька, наповнена воднем. Водень. Азот. Вуглекислий газ. Гелій

Формуємо компетентність. Я поміркую і зможу дати відповідь. Повна водотоннажність судна

Домашнє завдання. Опрацювати § 29,Вправа № 29 (1,4)