Научно-исследовательская работа "Почему корабли не тонут?"

Исследовательская работа

на тему

«Почему корабли не тонут?»

Выполнил: Батраев Дольган

ученик 4 класса

Ближненской НШ

Руководитель: Евгеденова В.Г.

1. Актуальность
Однажды я читал книгу о кораблях. И тут я задумался над вопросом: Почему же корабли не тонут? Ведь они сделаны из железа. Современные танкеры, которые перевозят нефть, самые большие корабли в мире – их длина достигает пятисот метров и в них помещается до полумиллиона тонн нефти!

Почему же такие огромные и тяжелые корабли не тонут? Что позволяет им не только держаться на воде, но и перевозить тяжелые грузы? 

2. Проблема.
Мне захотелось самому это понять с помощью опытов и самостоятельно найти ответ на вопрос «Почему корабли не тонут?»

3. Цель
Выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть и не переворачиваться.

4. Объект исследования: Причины плавания кораблей.

5. Предмет исследования: Изучение взаимодействия жидкости и предметов, помещенных в нее.

6. Задачи

– Разработать серию опытов, позволяющих выяснить условия, при которых тела плавают в воде.

– Подготовить описания опытов, чтобы каждый желающий мог легко их повторить и получить знания, позволяющие понять многие природные явления.

– Собрать и проанализировать информацию о плавучести тел.

7. Гипотеза: Предположим, корабль имеет особенности строения, позволяющие не тонуть:

• Материал, из которого изготовлен корабль, не дает ему утонуть.

• Корабль не тонет, потому что он имеет особую форму 

• Корабль не тонет, потому что воздух внутри него держит его на плаву.

• Секреты строения.

8. Методы исследования:

• Беседы с взрослыми;

•Анкетирование друзей

• Изучение научной литературы;

• Работа с компьютером;

• Наблюдения;

• Проведение опытов, экспериментов.

Итак, можно начинать исследование.

Сначала я спросил у ребят своей школы «Почему не тонут корабли?» Больше всего голосов ребята отдали ответу «неведомая сила выталкивает корабль из воды». А также ребята считают, что особое строение корабля влияет на его плавучесть. 
Я решил в этом разобраться практическим путём. 
Опыт № 1 «Влияет ли материал, из которого  сделан корабль,

на его плавучесть?

Поочередно погружаем в воду предметы, сделанные из металла, дерева, стекла и пластмассы. Как видно, предметы из стекла и металла утонули, а из дерева и пластмассы – нет.

Объяснение: Я знал, что все окружающие нас предметы и вещества состоят из крошечных, не видимых взгляду частичек – молекул. Те тела, в которых молекулы располагаются очень близко друг к другу - обладают большей плотностью и быстрее идут ко дну. А тела, в которых молекулы расположены далеко друг от друга, обладают меньшей плотностью, поэтому остаются плавать на поверхности воды. У железа и стекла плотность больше плотности воды, и поэтому они утонули. Тела, плотность которых меньше плотности воды, свободно плавают по её поверхности

Современные корабли сделаны из металла.

Вывод: «Плавучесть» корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен. Следовательно, гипотеза № 1 неверна. 

Опыт № 2 Влияние формы на плавучесть корабля

Берем пластилин, погружаем его в воду и видим, что он утонул.

Придаем пластилину форму корабля, погружаем его в воду и видим, что он не утонул, а поплыл. Ура! Волшебство свершилось, тонущий материал плавает на поверхности!

Вывод: Корабль не тонет, потому что он имеет особую форму, следовательно, гипотеза № 2 верна

Опыт № 3. Влияние воздуха на плавучесть корабля. 

Берем два воздушных шарика, один из которых надуваем, и погружаем в воду. Вода попала внутрь не надутого шарика, и он начал постепенно погружаться в воду. Надутый шарик не тонет, даже если надавить на него сверху рукой.

Вывод: Корабль не тонет, потому что воздух внутри него держит его на плаву, гипотеза № 3 верна. Оказывается, когда- то давно древнегреческий учёный Архимед исследовал проблему плавучести тел и сформулировал закон: на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости, который известен сейчас как Закон Архимеда. Таким образом, в нашем опыте на шарик снизу, действовала сила Архимеда, которая выталкивала шарик на поверхность.   

Итог: Тело не утонет, если архимедова сила равна или больше веса тела. Железные суда проектируют и строят с таким расчётом, чтобы при погружении они вытесняли огромное количество воды, вес которой равен их весу в загруженном состоянии, это называется водоизмещением корабля. В этом случае на них будет действовать выталкивающая архимедова сила соответствующей величины. Вот одна из причин, почему корабли не тонут. Корабль внутри имеет множество пустых, наполненных воздухом помещений и средняя его плотность значительно меньше плотности воды. Именно поэтому он держит корабль на поверхности воды и не даёт затонуть. И корабль, даже с очень большим грузом на борту будет плыть по водам морей и океанов. Если железка не имеет ни одной дырочки, куда бы попал воздух, то она сразу же потонет в воде… А если смастерить кораблик по всем правилам науки — он спокойно будет держаться на плаву

Секреты строения.

Из энциклопедии я узнал: Корабли строят так, чтобы они в воде не тонули.

Даже полностью гружённое судно не тонет. Потому что его контроль-отметка – грузовая ватерлиния – всегда находится над водой. Днище корабля специально делают такой формы, что когда корабль наклоняется вбок, он волей – неволей стремится опять выпрямиться. Палубы на корабле закрывают его нутро как хорошие крышки. Поэтому вода не попадает в него, и даже в самый сильный шторм корабль не становится заметно тяжелее. Конечно, если надежно задраены палубные люки.

 У меня остался последний вопрос «Почему под воздействием волн суда не переворачиваются?» Опыт №4

Я взял использованную пустую пластиковую бутылку и опустил её в воду, она стала плавать. Тогда я наполнил дно камешками, и бутылка встала. Видно, по такому же принципу устроена, и детская игрушка

Ванька-Встанька.

Вывод: Центр тяжести – ниже основной части бутылки, и поэтому при любой качке корабль не перевернётся.

Итак, в результате проведённых мною исследований, я узнал, что

1. Корабль будет находиться на плаву до тех пор, пока его вес будет меньше или равен весу вытесненной им жидкости, что достигается в том числе и наличием прослойки воздуха в отсеках корабля. 
2.Выталкивающая подъемная 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. 
3. Корабли специально строят такой формы и такого строения, чтобы они не тонули. 
История передвижения человека по воде насчитывает несколько тысяч лет. Существует множество кораблей: пассажирские, грузовые, ледоколы, исследовательские, военные. Хотя корабли разные, но устроены они похоже. В любую погоду – при сильном ветре, в дождь, в шторм, когда волны достигают высоты многоэтажного дома, - корабли находятся в плавании.