Почему не тонут корабли?

Когда мы прыгаем в бассейн, мы опускаемся на дно, как камень, брошенный в воду. Но гигантские корабли - балкеры и авианосцы - плавают на поверхности воды. Как это возможно? Почему не тонут корабли?

Большие корабли - такие, как "Петр Великий" (самый большой корабль России) - плывут, а не тонут. С другой стороны, все легкие вещи, такие как шарикоподшипники, мгновенно опускаются на дно. Не размер определяет, плавает ли что-то на воде или тонет. Так в чем же ключ?

Архимед - первый моряк

Все тела на Земле - как над водой, так и под водой - обладают удельным весом. Более 2200 лет назад Архимед заметил, что существует взаимосвязь между весом тела, погруженного в воду, и объемом вытесненной воды. Это так называемый Закон Архимеда заставляет современные корабли плыть по морям и океанам. Но тогда Архимед не думал о кораблях.

Его задачей было оценить, была ли корона Гиерона II, короля Сиракуз, сделана из чистого золота или в ней была примесь серебра. Архимед пришел к выводу, что если бы корона была сделана из чистого золота, она бы занимала меньше места, чем корона с примесью серебра того же веса - это потому, что серебро не такое плотное как золото. Сравнив объем короны, измеренный количеством вытесненной воды, с объемом золота и серебра того же веса, он смог ответить на вопрос короля. Выяснилось, что корона Гиерона II сделана не из чистого золота.

После этого события Архимед начал эксперименты, на основе которых сформулировал закон плавучести. Оказалось, что любые погруженные в воду объекты, в том числе корабли, могут плавать, если вес вытесняемой ими воды равен их собственному весу.

Почему плывут корабли?

Корабли плывут, потому что они полые и имеют правильно распределенный вес. Кусок стали, помещенный на воду, мгновенно утонет, в то время как сталь в форме чаши будет плавать на ней. Это потому, что вес стали сосредоточен на небольшом пространстве, а в форме чаши равномерно распределен.

Именно это делает все корабли похожими по форме. Глубина осадки корабля зависит от формы корпуса и его веса. При заданной загрузке корабля он вытесняет столько воды, сколько объем погруженной части. Глубина погружения каждого корабля определяется при его проектировании - инженеры, располагающие компьютерными моделями корпуса, могут определить, как изменится объём подводной части при дополнительной нагрузке или пассажирской нагрузке.