Плавает в воде: Стержень плавает в воде таким образом, что под водой находится ¾ его объёма. Определить плотность…

Почему тела плавают?

☰

Как известно, некоторые тела плавают на поверхности воды. Другие тела тонут. Бывают даже тела, которые плавают в толще воды, не всплывая на поверхность, но и не опускаясь на дно.

Причина такого разного поведения тел кроется в их плотности. Если плотность тела больше плотности жидкости, то тело уходит на дно. Если плотность такая же как у жидкости, то тело будет плавать полностью погрузившись в жидкость. А вот если плотность тела меньше, чем плотность жидкости, то тело будет плавать на поверхности.

Этот третий случай самый сложный, так как тело может плавать на поверхности по-разному. Может так, что большая его часть будет под водой, а может так, что большая часть окажется над водой. Здесь также все зависит от плотности. Чем больше разница между плотностями жидкости и тела, тем меньшая часть тела будет погружена в жидкость.

Причем эта зависимость выражается строго математически. Если плотность тела в 2 раза меньше плотности жидкости, то в воду будет погружена половина объема тела. Если плотность в 5 раз меньше жидкости, то в воду погрузится лишь 1/5-я часть тела, 4/5 будут плавать на поверхности. Если плотность тела составляет 0,9 от плотности жидкости, то почти все тело окажется в толще жидкости, лишь 1/10 часть будет на поверхности. Так, например, плавает лед в воде.

Почему именно от плотностей зависит плавучесть тел в жидкостях? Потому что плотность тела влияет на силу тяжести, действующую на тело (F_Т = m_Тg = ρ_ТV_Тg). Плотность же жидкости определяет выталкивающую силу, действующую на тело (F_А = P_Ж = m_Жg = ρ_ЖV_Жg). При этом объем погруженного в жидкость тела V_Т равен V_Ж. По-сути в этих формулах разная только плотность.

На тело в жидкости действуют именно эти две силы — сила тяжести и выталкивающая сила. Они противоположно направлены, и от того, какая из них больше, зависит будет тело плавать или тонуть.

Если сила Архимеда равна силе тяжести (F_А = F_Т), то тело будет полностью погружено в жидкость и плавать в ней на любом уровне, но не тонуть. Если F_АТ, то тело будет тонуть, так как сила тяжести сильнее.

Если F_А > F_Т, то архимедова сила будет выталкивать тело на поверхность жидкости. То, насколько она вытолкнет тело из воды, зависит от того, при погружении какой части тела выталкивающая сила со стороны жидкости становится равна силе тяжести, действующей на всё тело.

Объем части тела, которая погружена в жидкость, вытесняет равный этой погруженной части объем жидкости. Вес этой вытесненной жидкости равен выталкивающей силе. Но ведь архимедова сила уравновешивает вес тела. Значит вес всего тела (P_Т = ρ_ТV_Тg) равен весу вытесненной жидкости (P_Ж = ρ_ЖV_Жg), которая равна объему лишь части погруженной в жидкость тела. Здесь V_Т не равен V_Ж, так как V_Т — это объем всего тела, а V_Ж — объем погруженной в жидкость части тела или объем вытесненной этой частью жидкости. Однако веса вытесненной жидкости и всего тела равны. Поэтому можно записать:

ρ_ТV_Тg = ρ_ЖV_Жg

Сократив ускорение свободного падения и перенеся объемы и плотности, получим:

ρ_Т/ρ_Ж = V_Ж/V_Т

То есть во сколько раз плотность тела будет меньше плотности жидкости, во столько же раз объем погруженной в жидкость часть тела будет меньше объема всего тела.

Плавание в тяжелой жидкости. Физика на каждом шагу

Плавание в тяжелой жидкости. Физика на каждом шагу

ВикиЧтение

Физика на каждом шагу
Перельман Яков Исидорович

Содержание

Плавание в тяжелой жидкости

Кто знает закон плавания и помнит удельные веса разных материалов, тот может предвидеть, какие материалы будут в воде плавать и какие тонуть. Если удельный вес материала больше удельного веса воды, материал тонет; если меньше – плавает. Не думайте, что материал, тонущий в воде, потонет и во всякой другой жидкости; в более тяжелой жидкости он может и не тонуть. Возьмем, например, ртуть – металлическую жидкость, которая тяжелее воды почти в 14 раз. Бросьте в нее кусок железа – он не потонет, а будет плавать. Это и понятно: железо имеет удельный вес 8, ртуть – 14. Медь, цинк, олово, даже серебро и свинец в ртути плавают; только золото, платина и некоторые другие металлы из числа самых тяжелых в ртути не плавают. Кусок дерева в ртути конечно тоже плавает, погружаясь при этом так мало, что кажется, будто он лежит на ртути, как на льду.

Если вспомним, что еловая древесина чуть не в тридцать раз легче ртути, то поймем, что кусок такого дерева, плавая в ртути, должен погружать под ее уровень всего лишь 30-ю долю своего объема. Примерно так же мелко плавало бы в ртутном озере и человеческое тело; восковая кукла, изображенная на рис. 38, наглядно показывает различие между плаванием человеческого тела в воде и в ртути. В воде, как мы знаем, кукла едва выступает над уровнем жидкости; в ртути та же кукла, напротив, почти целиком находится вне жидкости, погружаясь в нее чуть заметно для глаза.

Рис. 38. Выталкивающее действие жидкости: восковая кукла, плавающая в ртути

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Две электрические жидкости

Две электрические жидкости
Последующие страницы содержат скучный отчет о некоторых очень простых экспериментах. Отчет будет скучным не только потому, что описание экспериментов неинтересно по сравнению с самим осуществлением их, но и потому, что самый смысл

Магнитные жидкости

Магнитные жидкости
Мы будем поступать здесь так же, как и раньше: начинать с очень простых фактов, а затем отыскивать их теоретическое объяснение.
Рис. 321. Пусть у нас имеются два длинных магнита; один из них уравновешен так, что он занимает горизонтальное положение, а

Жидкости в невесомой среде

Жидкости в невесомой среде
Буквально на каждом шагу будет подстерегать вас неожиданное и необычайное! Вы хотите налить воды для питья: опрокидываете графин над стаканом, но — вода не льется… Нет тяжести, следовательно, нет и причины, побуждающей жидкость выливаться из

ФИГУРЫ РАВНОВЕСИЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЖИДКОСТИ

ФИГУРЫ РАВНОВЕСИЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЖИДКОСТИ
Вкратце остановимся на проблеме фигур равновесия вращающейся жидкости, в разработку которой основной вклад внес А. М. Ляпунов.Ньютон показал, что под влиянием центробежных сил и взаимного притяжения своих частиц однородная

РАБОТА С ТЯЖЕЛОЙ ВОДОЙ

РАБОТА С ТЯЖЕЛОЙ ВОДОЙ
8.55. В предыдущих главах уже упоминалось о преимуществах тяжелой воды в качестве замедлителя. Тяжелая вода лучше, чем графит, замедляет нейтроны и меньше, чем графит, их поглощает. Поэтому возможно построить аггрегат цепной реакции с тяжелой водой и

УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЯЖЕЛОЙ ВОДЫ ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА ПО МЕТОДУ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

УСТАНОВКИ ДЛЯ ТЯЖЕЛОЙ ВОДЫ
ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА ПО МЕТОДУ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
9.36. Следующие две главы посвящены описанию трех методов, применяемых для промышленного разделения изотопов урана. Они имеют наибольшее значение для Проекта в настоящее время. В начале работы

2 Жидкость жидкости рознь

2
Жидкость жидкости рознь
Для опыта нам потребуются: два блюдца, подсолнечное масло, мыльный раствор, спичка или карандаш.
В предыдущем опыте я сказал, что поднимаются вверх не все жидкости, а только те, что смачивают поверхности. Действительно, есть разные типы жидкости и

3 Химический анализ неизвестной жидкости с помощью газеты

3
Химический анализ неизвестной жидкости с помощью газеты
Для опыта нам потребуются: блюдечко, старая газета, лосьон или одеколон, зеленка, йод, спичка.
Сейчас я немного расскажу, как можно попользоваться тем, что разные жидкости по-разному смачивают одну и ту же

6 Жидкость в жидкости, или Космос в чашке

6
Жидкость в жидкости, или Космос в чашке
Для опыта нам потребуются: кусочек сахара, подсолнечное масло, стеклянная банка с холодной водой.
Загадочная вещь – невесомость. Кстати, действует ли сила тяжести на того, кто находится в невесомости? Помню, в старом детском стишке

Как очищают жидкости от примесей

Как очищают жидкости от примесей
Одним из важнейших способов очистки жидкостей от примесей является перегонка. Жидкость кипятят и направляют пар в холодильник. При охлаждении пар опять превращается в жидкость, но эта жидкость будет чище исходной.При помощи перегонки

1. Почему «обидели» температуру? Ошибка Фаренгейта. Порядок и беспорядок. Когда путь вниз труднее подъема. Ледяной кипяток. Существуют ли на Земле «холодные жидкости»?

1. Почему «обидели» температуру? Ошибка Фаренгейта. Порядок и беспорядок. Когда путь вниз труднее подъема. Ледяной кипяток. Существуют ли на Земле «холодные жидкости»?
Длину мы измеряем в метрах, массу — в граммах, время в секундах, а температуру в градусах.Расстояние

Безопасность на открытом воздухе (для детей)

Плавание — это очень весело, но утонуть — реальная опасность. Даже дети, которые умеют плавать, могут утонуть, поэтому давайте узнаем, как обезопасить себя в воде, пока вы наслаждаетесь природой.

Почему важно быть в безопасности в воде?

Рыбы могут жить и дышать в воде, но людям для дыхания нужен воздух. Люди тонут, когда в их легкие попадает слишком много воды. Когда это происходит, легкие не могут доставлять кислород в кровь. Затем слишком мало кислорода попадает в мозг и остальные части тела.

Утопление может произойти так быстро — иногда менее чем за 2 минуты после того, как голова человека погрузится под воду. Это оставляет очень мало времени для кого-то, чтобы помочь.

Озера и пруды

Многие дети плавают в ручьях, озерах или прудах. Будьте особенно осторожны при купании в этих красивых местах. Вы не всегда можете видеть дно озера или пруда, поэтому вы не всегда знаете глубину воды. Это еще одна причина всегда плавать со взрослыми.

Хотя рыба, плавающая вокруг, не причинит вам вреда, в некоторых прудах и озерах могут скрываться зазубренные камни, разбитые бутылки или мусор. Наденьте что-нибудь, чтобы защитить ноги. Кроме того, следите за сорняками и травой, которые могут заманить в ловушку даже хорошего пловца. Если вы запаникуете и попытаетесь освободиться, вы можете запутаться еще больше. Вместо этого медленно встряхните и потяните руки и ноги, чтобы освободиться, и позовите на помощь взрослого.

Если вы выходите на лодке, всегда надевайте спасательный жилет. (Спасательный жилет должен быть одобрен береговой охраной.) Даже если вы хорошо плаваете, что-то может привести к опрокидыванию лодки, и вы можете застрять под ней.

Пляжи

Трудно устоять перед днем ​​на пляже, но вам необходимо знать некоторые правила безопасности при купании в океане. Плавать в океане сложнее, чем в бассейне, из-за волн и течений, которые могут меняться. Когда вы впервые доберетесь до пляжа, уточните у спасателя, насколько сильны волны. В некоторых местах развеваются флаги или пишутся заметки на доске, чтобы дать пловцам представление о том, на что похожи условия.

Волны могут сбить вас с ног или столкнуть на дно океана. Держитесь рядом со взрослыми или выходите из воды, когда волны становятся грубыми. Люди также попадают в беду, когда начинают паниковать или слишком устают, чтобы плавать. Важно знать свои пределы, поэтому, если вы почувствуете усталость, выйдите из воды и немного отдохните.

В некоторых местах пловцы могут столкнуться с сильным отливом или океанскими течениями. Отбойные течения (также называемые риптидами) настолько сильны, что могут унести пловцов от берега, прежде чем они поймут, что происходит. Если вы попали в течение, плывите параллельно берегу (вдоль берега), а не к берегу, пока вода не перестанет тянуть вас, а затем плывите обратно к берегу. Если вы не можете вернуться на пляж, топчитесь на месте и зовите на помощь спасателя. В этой ситуации очень важно сохранять спокойствие и не паниковать.

Вероятно, вы не увидите акул (хотя дружелюбный дельфин может проплыть мимо), где будете плавать. Но вы можете столкнуться с какой-нибудь медузой или португальским военным кораблем. Эти почти прозрачные животные в форме зонтика могут достигать нескольких футов в диаметре! Их часто можно встретить плавающими недалеко от берега. Быть укушенным не весело — это может повредить кожу и вызвать волдыри. Если вас ужалили, как можно скорее сообщите об этом взрослому.

Другие правила:

• Никогда не плавайте в одиночку!
• Всегда плавайте там, где вас может видеть спасатель, и в местах, отмеченных для использования пловцами.
• Носите защитную обувь, если поверхность грубая или каменистая.
• Не заплывайте слишком далеко.
• Никогда не притворяйся тонущим. Спасатель может воспринять вас серьезно.
• Не подплывайте близко к пирсам — большим деревянным конструкциям, выступающим в воду. Если вода начнет двигаться внезапно, вы можете удариться о сваю или камень.
• Храните напитки в пластиковых контейнерах на пляже — битые стеклянные бутылки и босые ноги несовместимы.
• Встречайте волны, а не поворачивайтесь к ним спиной. Тогда ты узнаешь, что грядет.

Аквапарки

Дети любят аквапарки, а почему бы и нет? Бассейны с волнами, гигантские горки и брызгающие фонтаны доставят массу удовольствия. Чтобы оставаться в безопасности, узнайте, на что похож каждый аттракцион и насколько глубока вода. Некоторые бассейны с искусственными волнами могут быть неровными, поэтому желательно, чтобы рядом был взрослый.

Другие советы по безопасности в аквапарке:

• Носите спасательный жилет, если вы не умеете плавать или плохо плаваете.
• Прежде чем отправиться в путь, прочитайте все знаки. Убедитесь, что вы достаточно высоки, достаточно стары и не страдаете ни одним из перечисленных заболеваний. Если у вас есть вопросы, посоветуйтесь с родителями или спросите у спасателя.
• Всегда следите за тем, чтобы на каждой поездке присутствовал спасатель, и слушайте его указания. Подождите, пока гонщик впереди вас не пройдет безопасную точку, чтобы вы могли спуститься с горки.
• Всегда спускайтесь с водной горки лицом вверх и ногами вперед. Это безопасный и правильный способ катания.
• Когда вы переходите с аттракциона на аттракцион, не бегите — скользко! Также помните, что каждая поездка индивидуальна. Прочитайте каждый знак и обратите внимание, насколько глубока вода в бассейне.

Другие важные советы

Вот еще несколько полезных советов по безопасности на воде:

• Научитесь плавать. Попросите своих родителей связаться с местным Американским Красным Крестом или общественным центром для получения информации о курсах катания на лодках или безопасности на воде.
• Всегда наносите солнцезащитный крем перед выходом на улицу. Также рекомендуется носить солнцезащитные очки и головной убор, чтобы защитить кожу от вредных солнечных лучей.
• Пейте много воды и жидкости, когда плаваете и играете на улице, чтобы избежать обезвоживания.
• Прекратите плавать или кататься на лодке, как только увидите или услышите шторм. Помните, что молния — это электричество, а электричество и вода — опасная комбинация.
• Не плавай в темноте.
• Медленно входите в воду, чтобы убедиться, что температура комфортная и не слишком холодная. Если вы дрожите или начинаете чувствовать, что ваши мышцы сводит судорогой, это может быть из-за того, что вода слишком холодная. Это небезопасно, поэтому немедленно выходите из воды.
• В воде могут скрываться микробы, вызывающие у человека диарею или другие заболевания. Так что следите за тем, чтобы не проглотить воду. И чтобы вода оставалась как можно более чистой: принимайте душ с мылом перед купанием, мойте руки после посещения туалета и не плавайте, если вы больны.

Проверил: Kate M. Cronan, MD

Дата проверки: август 2021 г.

Что нужно знать пловцам в открытой воде о плавании в пресной и соленой воде

Подобно тому, как вся политика носит локальный характер, все потенциальные проблемы с открытой водой зависят от среды, в которой вы плаваете, и, в частности, от типа воды, в которой вы плаваете.

Около 71% поверхности Земли покрыто с водой. Вообще говоря, есть два вида воды, которыми вы можете наслаждаться: соленая вода и пресная вода.

Соленая вода

Соленая вода составляет большую часть воды на планете. По оценкам Геологической службы США, более 96,5% воды Земли — это соленая океанская вода. Как следует из названия, она имеет более высокое содержание соли, чем пресная вода.

Соленая вода возникает, когда пресная вода, такая как дождь, течет по земле и собирает минералы и соли из почвы. Эта водная и минеральная суспензия в конечном итоге попадает в Мировой океан. Содержание солености может значительно варьироваться от одной части океана к другой в зависимости от местной окружающей среды.

Соленая вода более плотная, чем пресная, а это означает, что она будет тонуть при смешивании пресной и соленой воды. Он также имеет более низкую температуру замерзания — 28,4 градуса по Фаренгейту для соленой воды по сравнению с 32 градуса по Фаренгейту для пресной воды — отчасти поэтому реже можно увидеть образование льда в океане, чем увидеть, как ваше местное озеро замерзает. Постоянное приливное движение также может разрушать ледяные образования в море и предотвращать замерзание, однако Национальное управление океанических и атмосферных исследований сообщает, что не менее 15% мирового океана покрыто морским льдом в течение некоторой части года.

Когда дело доходит до плавания, соленая вода имеет ряд заметных плюсов и минусов. Во-первых, соленость, которая делает его соленым на вкус, также позволяет легче оставаться на плаву. Чем выше содержание соли в воде, тем более плавучей вы будете. Например, один из самых соленых водоемов на планете, Мертвое море, соленость которого составляет около 34 % (по сравнению со средней соленостью океана 3,5 %), почти в 10 раз более соленая, чем океан, и привлекает множество туристов, надеющихся плавать высоко на его поверхности.

Многим пловцам, особенно тем, кто изо всех сил пытается найти правильное положение тела, водоемы с более высокой соленостью могут облегчить плавание; если вам не нужно так усердно работать, чтобы оставаться на плаву, вы можете направить больше энергии на то, чтобы быстрее двигаться вперед.

Содержание соли в воде также может повлиять на то, насколько холодной вы воспринимаете воду. Объяснение того, почему именно так происходит, неуловимо, но большинство пловцов согласны с тем, что пресная вода «на ощупь» примерно на два-три градуса холоднее, чем соленая вода той же температуры.

Но у всей этой соли есть и обратная сторона: натирание является одной из самых сложных проблем для пловцов на открытой воде. Растворенная в воде соль может стирать кожу гораздо быстрее, чем в пресной воде, которая содержит меньше таких молекулярных компонентов. Поэтому не забудьте взять вазелин или другую смазку для кожи, чтобы нанести ее на те места, где ваш костюм может натирать во время вашего следующего заплыва в океане.

Если вы собираетесь очень долго плавать, имейте в виду, что мягкие ткани во рту могут набухнуть от контакта с солью в морской воде. Пловец канала нередко испытывает опухший язык и потерю вкуса после более чем 12-часового погружения в рассол. Эти поврежденные слизистые оболочки обычно отслаиваются и заменяются в течение дня или двух, но это довольно неприятно, пока ваш рот заживает сам.

Соленая вода также содержит множество существ, которых нет в пресной воде. Акулы часто привлекают наибольшее внимание из-за нашей культурной одержимости этими большими зубастыми рыбами. Но медузы, вероятно, представляют больший риск для успеха вашего следующего заплыва в океане.

Пресная вода

Во многих частях Соединенных Штатов, находящихся далеко за пределами досягаемости прибрежных бризов, пресная вода является единственным вариантом для плавания в открытой воде. Реки, озера, пруды и ручьи изобилуют во внутренних районах США, и это могут быть замечательные места для купания, если вы знаете, во что ввязываетесь.

В пресной воде не так много соли, как в океанах и морях, и поэтому она не обладает такой же характеристикой плавучести, как соленая вода. Это означает, что пловцы должны усерднее работать, чтобы поддерживать правильное положение тела и высокое положение в воде.

Хотя вода может казаться более холодной по сравнению с соленой водой той же температуры, отсутствие соли обычно означает меньшее раздражение и отсутствие акул. Медузы также не являются проблемой в пресной воде — только один вид медуз обитает в пресной воде в Северной Америке, и эти крошечные прозрачные шарики не жалят, и никогда не сообщалось, что они мешают плаванию.

Некоторые места с пресной водой предлагают сложные условия, такие как сильное течение (например, реки) или сильный ветер (много озер). Эти условия могут быть сравнимы с теми, которые вы найдете в определенных местах океана, но одно из преимуществ прудов и озер по сравнению с другими местами для купания заключается в том, что иногда бывает по-настоящему безветренный день, когда вода выглядит как зеркало, а единственный след — один. вы производите, проплывая через него.

Что лучше?

В конце концов, предпочтение соленой воде по сравнению с пресной полностью зависит от личных предпочтений и того, к чему у вас есть доступ. Некоторые пловцы плавают только в одном типе воды, в то время как другим нравится плескаться в обоих.

Еще один фактор, который следует учитывать, — это событие, к которому вы готовитесь. Например, если вы тренируетесь пересечь Ла-Манш, лучше всего записать как можно больше тренировок в океане, чтобы акклиматизироваться к таким условиям.