ГДЗ до параграфа 36: Судноплавство та повітроплавання - Фізика 7 клас (Бар’яхтар, 2024)

1. Чому металеве судно плаває на поверхні води?

Середня густина судна (враховуючи об'єм повітря всередині корпусу) менша за густину води, тому архімедова сила зрівноважує силу тяжіння.

2. Що таке осадка судна?

Осадка — це глибина, на яку судно занурюється у воду.

3. Як позначають на корпусі судна максимально допустиму осадку?

Її позначають вантажною маркою (лінією), яка називається ватерлінією.

4. Дайте означення вантажності судна.

Вантажність — це максимальна маса вантажу, яку може взяти на борт судно.

5. Як знайти піднімальну силу повітряної кулі?

Піднімальна сила дорівнює різниці між архімедовою силою, що діє на кулю, і силою тяжіння, що діє на газ усередині кулі та її оболонку з вантажем.

6. Чому повітряні кулі не можуть підійматися як завгодно високо?

З висотою густина повітря зменшується, тому зменшується і архімедова сила. Куля піднімається доти, доки архімедова сила не зрівноважиться із силою тяжіння.

1. У прісній воді судно витісняє воду об’ємом 15 000 м³. Визначте: а) повну водотоннажність судна; б) вагу вантажу, якщо власна вага судна 50 МН.

а) Повна водотоннажність дорівнює вазі витісненої води: P_в = ρ_в g V = 1000 ⋅ 9,8 ⋅ 15000 = 147 000 000 Н = 147 МН.

б) Вага вантажу: P_вант = P_в - P_судна = 147 МН - 50 МН = 97 МН.

2. Вантаж якої найбільшої маси можна перевезти на плоті, якщо маса плота дорівнює 100 кг, а його об’єм – 1 м³?

Максимальна архімедова сила (при повному зануренні): F_A = ρ_в g V = 1000 ⋅ 9,8 ⋅ 1 = 9800 Н. Вага плота: P_плота = mg = 100 ⋅ 9,8 = 980 Н. Максимальна вага вантажу: P_вант = F_A - P_плота = 9800 - 980 = 8820 Н. Маса вантажу: m_вант = P_вант / g = 8820 / 9,8 = 900 кг.

3. Гелієва кулька масою 100 г натягує нитку із силою 2 Н. Визначте...

а) Сила тяжіння кульки: F_тяж = mg = 0,1 кг ⋅ 9,8 Н/кг = 0,98 Н.

б) Архімедова сила: F_A = F_тяж + F_натягу = 0,98 Н + 2 Н = 2,98 Н.

в) Піднімальна сила: Це сила, з якою куля діє на підвіс, тобто сила натягу нитки: 2 Н.

г) Маса вантажу: Куля може підняти вантаж з вагою, що дорівнює піднімальній силі, m = P/g = 2 Н / 9,8 Н/кг ≈ 0,204 кг (204 г).

4. Чи зміниться виштовхувальна сила... коли судно перейде з річки в море? Чи зміниться осадка судна?

При переході в море (більш густа вода) осадка судна зменшиться. Судно спливе вище, оскільки для зрівноваження тієї ж сили тяжіння потрібно витіснити менший об'єм солоної води. Виштовхувальна сила, що діє на судно, не зміниться, бо вона, як і раніше, дорівнює силі тяжіння судна.

5. У річці судно витісняє воду об’ємом 20 000 м³. На скільки зміниться об’єм води, яку витісняє судно, якщо воно перейде з річки до моря?

Вага судна: P = ρ_річки g V_річки = 1000⋅9,8⋅20000 = 196 МН. Об'єм у морі: V_моря = P / (ρ_моря g) = 196⋅10⁶ / (1030⋅9,8) ≈ 19417 м³. Зміна об'єму: 20000 - 19417 = 583 м³.

6. Густина повітря дорівнює 1,29 кг/м³... Якою має бути густина теплого повітря всередині... кулі, щоб куля почала підійматися?

Щоб куля почала підійматися, архімедова сила має бути більшою за силу тяжіння: F_A > F_тяж. ρ_пов V g > (m_об + m_теп.пов)g. 1,29 ⋅ 500 > 150 + ρ_теп.пов ⋅ 500. 645 > 150 + 500ρ_теп.пов. 495 > 500ρ_теп.пов. ρ_теп.пов < 0,99 кг/м³. Густина має бути меншою за 0,99 кг/м³.

7. У якій водоймі вантажність того самого човна буде найбільшою...?

Вантажність буде найбільшою у водоймі з найбільшою густиною води, оскільки там буде найбільша виштовхувальна сила при тому ж зануренні. З наведених варіантів найбільшу густину (солоність) має б) Середземне море.

8. Підготуйте доповідь або презентацію на одну з тем...

Історія судноплавства

Історія судноплавства — це тисячоліття інновацій, що дозволили людству освоїти водні простори. Першими плавзасобами були прості плоти та видовбані з дерева човни, які використовувалися для риболовлі та переправ через річки.

Стародавні єгиптяни будували кораблі з папірусу для плавання по Нілу. Фінікійці, великі мореплавці давнини, створили міцні дерев'яні кораблі з кілем та вітрилами, що дозволило їм колонізувати узбережжя Середземного моря. Греки та римляни вдосконалили військові кораблі, такі як трієри, та великі торгові судна.

Епоха великих географічних відкриттів (XV–XVII ст.) стала можливою завдяки появі каравел – надійних суден, здатних витримувати довгі океанські плавання. У XIX столітті винахід парового двигуна здійснив революцію: пароплави не залежали від вітру і значно прискорили морські перевезення.

XX століття принесло дизельні двигуни та атомні силові установки. Сучасні контейнеровози, танкери та круїзні лайнери є вершиною суднобудівної інженерії, забезпечуючи левову частку світової торгівлі та пасажирських перевезень.