Почему корабль не тонет

КОМИТЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ

.

АДМИНИСТРАЦИИ ГОРОДСКОГО ОКРУГА «ГОРОД КАЛИНИНГРАД»

МАОУ лицей №17

Лицейская  ученическая научно-практическая конференция

«Познание и творчество»

«Почему корабль не тонет?»

Исследовательская работа 

Волков Александр,

ученик 1 « В» класса

МАОУ лицея № 17

г. Калининграда

 Руководитель

 Скапец Татьяна Владимировна

Калининград, 2014

Цель: понять, почему корабль не тонет.

Задачи:

1. узнать, какие предметы тонут, а какие – нет,
2. узнать, что такое плотность,
3. узнать, что такое выталкивающая сила веществ,
4. узнать, какие условия необходимы для плавания кораблей.

Методы исследования: эксперимент, наблюдение.

Практическая значимость: результаты исследования позволят больше узнать об окружающем мире, помогут в повседневной жизни

Как-то раз я заметил, что одни предметы тонут в воде, а другие нет. Например, камень, брошенный в воду, тут же пойдет на дно, а деревяшка будет плавать или небольшой гвоздь утонет, а огромный корабль – нет. Я задался вопросом, почему так происходит.

1. Утонет или не утонет?

Чтобы узнать какие предметы тонут, а какие нет, проведем эксперимент.

Эксперимент №1 «Утонет или нет?»

Нам понадобится: Емкость с водой, предметы для испытания.

Ход эксперимента: Поочередно опускаем в емкость с водой предметы для испытания и наблюдаем что происходит.

Вывод: Есть предметы, которые тяжелее воды, они тонут, и есть предметы легче воды, они всплывают.

2.  Плотность веществ.

Плотность вещества – это величина, показывающая, какая масса содержится в единице объема данного вещества. 

        Давайте представим себе килограмм ваты. И сразу перед глазами встанет некий достаточно большой ком. А килограмм железа выглядит достаточно компактно. Почему же эти тела имеют столь разный объем? В дело в плотности вещества.

Все вещества состоят из маленьких шариков – атомов и их соединений – молекул. Чем ближе атомы расположены друг к другу, тем плотнее вещество.

Следующий эксперимент покажет нам, что плотность веществ может изменяться.

Эксперимент № 2: «Плотность воды»

Нам понадобятся: стакан с чистой водой (неполный), сырое яйцо и соль.

Ход эксперимента: Поместим в стакан яйцо, если яйцо свежее — оно опустится на дно.

Теперь аккуратно насыпем в стакан соль и понаблюдаем, как яйцо начнет всплывать.

Почему это происходит? В яйце есть воздушный пакет, и при изменении плотности жидкости яйцо всплывает к поверхности на манер подводной лодки.

Вывод: С помощью соли мы изменили плотность воды. Соль растворилась в воде: молекулы воды и соли смешались и плотность воды стала выше плотности яйца ⇒ яйцо всплыло.  

Также можно сделать вывод об условиях плавания тел:

1. Если плотность тела равно плотности жидкости, то тело плавает на любой глубине в жидкости.
2. Если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет в жидкости.
3. Если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело всплывает.

3. Закон Архимеда или выталкивающая сила воды.

На тело, погруженное полностью или частично в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх и равная весу жидкости, вытесненной телом.

Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено жидкостью (либо пересекаться с поверхностью жидкости). Так, например, закон Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне емкости, плотно прикасаясь ко дну.

Проведем еще один эксперимент.

Эксперимент №3 «Плавучесть зависит от формы»

Нам понадобится: емкость с водой, пластилин.

Ход эксперимента: Опустим кусок пластилина в емкость с водой. Наблюдаем результат: пластилин утонул.

Достанем этот же кусок пластилина из воды и придадим ему другую форму. Теперь еще раз опустим пластилин в воду. Что произошло? Пластилин плавает.

Почему так произошло? Мы придали пластилину нужную форму и средняя плотность пластилиновой лодочки (пластилин + воздух) стала меньше плотности воды ⇒ пластилин плавает.

Вывод: Тела, которым придали форму, независимо от их плотности, останутся плавать на поверхности воды.

4. Как устроены корабли?

В процессе своей исследовательской работы я выяснил, что тело будет плавать, если средняя плотность всех составляющих тела будет меньше плотности жидкости. Я решил попробовать сделать свою модель корабля  и проверить будет ли она держаться на воде.

Эксперимент №4 «Корабль плавает!»

Нам понадобится: Емкость с водой, самодельный корабль.

Ход эксперимента: В таз с водой опускаем самодельный корабль. Наблюдаем что происходит.

Итак, чтобы построить плавательное средство, нужно знать: плавательное средство должно вытеснять как можно больше воды своим днищем; обязательно нужно учитывать плотность материала, из которого делается кораблик (все вещества, менее плотные, чем вода, плавают на её поверхности); нельзя допускать попадания воды внутрь корабля, иначе он потонет.

Вывод: Стальной корабль не тонет, потому что он вытесняет много воды. А мы знаем, чем больше какой-то предмет вытесняет воды, тем сильнее она выталкивает его. (Архимед)

В ходе проведения своей исследовательской работы я узнал много нового о строении тел, плотности, плавучести.

        Выводы:

1. На основании проведенного исследования можно сделать вывод о том, что корабли не тонут, потому что на них действует выталкивающая сила (закон Архимеда)
2. Корабль будет находиться на плаву до тех пор, пока его вес будет меньше или равен весу вытесненной им жидкости. Корабль может затонуть, если вода попадет внутрь (например, через пробоину), вытеснив воздух, и средняя плотность корабля станет больше плотности воды
3. Выталкивающая сила зависит от плотности жидкости. Следовательно, в море, где вода солёная (с большей плотностью), выталкивающая сила, действующая на корабль больше, чем в реке или озере, где вода пресная.