Пізнаємо природу. 6 клас. Коршевнюк

§ 10. Чому одні тіла плавають, а інші тонуть

• 1. Що тобі відомо про силу тяжіння? Наведи приклади її дії.
• 2. Уяви ситуацію: на уроці тобі видали мірну склянку і терези. Які фізичні характеристики картоплини ти зможеш визначити з допомогою виданих природодослідницьких інструментів? Назви метод дослідження, який використаєш.

Майже всі люблять купатися у ванній, плавати в морі або річці. В яких випадках одні тіла плавають у воді, а інші тонуть?

НУМО ДОСЛІДЖУВАТИ. УМОВИ ПЛАВАННЯ ТІЛ

Тобі знадобляться: прозора широка посудина з водою, тенісна кулька, маленький залізний цвяшок, дерев’яна паличка від морозива, кубики льоду.

Мета: з’ясувати умови плавання тіл.

Гіпотезу сформулюй самостійно, використавши свій життєвий досвід.

Послідовність виконання дослідження

Крок 1. Занурь у воду тенісну кульку й відпусти. Спостерігай, як поведе себе кулька.

Крок 2. В одну руку візьми цвяшок, у другу — дерев’яну паличку й одночасно опусти їх на поверхню води в посудині. Що спостерігаєш?

Крок 3. Поклади у посудину з водою кубики льоду. Запиши, що спостерігаєш.

Запиши в зошиті результат спостережень. Замалюй, як у кроках 2 і 3 розташувалися досліджувані тіла у воді.

НАУКОВА ДОВІДКА. ПЛАВАННЯ ТІЛ

На занурене у воду тіло діють дві сили: сила тяжіння і виштовхувальна сила (мал. 21).

Мал. 21. Сили, що діють на занурене у воду тіло

Сила тяжіння напрямлена вниз, тому тягне тіло вертикально вниз. Виштовхувальна сила напрямлена вгору і штовхає тіло на поверхню рідини. Тобто на одне тіло діють дві протилежно напрямлені сили. За таких умов тіло рухається у напрямку дії більшої сили. Від сили тяжіння і виштовхувальної сили залежить плавання тіл.

Якщо все тіло чи його частина плаває в товщі рідини, то виштовхувальна сила і сила тяжіння, що діють на тіло, врівноважені. Наприклад, рух підводного човна, будь якого корабля.

Завдання 1. Поясни, чому в дослідженні умов плавання тіл («Нумо досліджувати») наповнена повітрям тенісна кулька «вистрибувала» з води й не тонула. Приклади, коли за такої умови тіла не тонуть, ілюструє малюнок 22.

Мал. 22. Приклади плавання тіл

Виштовхувальна сила залежить від густини рідини й об’єму зануреного в неї тіла. Густина дорівнює відношенню маси тіла до об’єму, який воно займає. Одиниці вимірювання густини — кілограм на метр кубічний (кг/м³), грам на сантиметр кубічний (г/см³).

У таблиці 9 наведено значення густин деяких речовин, матеріалів, тіл.

Таблиця 9

Речовини, матеріали, тіла	лід	вода	залізо	суха деревина дуба	скло	повітря	алюміній
Густина, г/см3	0,9	1,0	7,9	0,7	2,6	0,0013	2,7

Тіло тоне у воді, якщо його середня густина більша за густину води.

З таблиці 9 видно, що густина заліза більша за густину води. Тому в дослідженні залізний цвях тонув. Дерев’яна паличка від морозива плавала, бо густина деревини менша за густину води.

Завдання 2. Зі скла й деревини дубу вирізали кубики однакового розміру й опустили в посудину з водою. Який кубик плаватиме, а який потоне? Поясни, чому.

Густина льоду менша за густину рідкої води, тож у ній він плаває й не тоне (колаж).

У тебе була нагода спостерігати це у проведеному дослідженні.

Більшість мешканців водного середовища мають середню густину тіла, що дорівнює густині води. Саме це дає їм змогу плавати під водою. Риби вільно переміщуються у воді, можуть опинятися на дні або на поверхні водойми завдяки особливому органу, що зветься плавальний міхур. Він являє собою мішечок, заповнений газами (киснем, вуглекислим газом та іншими). Якщо рибі необхідно опуститися на дно, стінки міхура стискаються. Об’єм тіла зменшується, а маса риби майже не змінюється, бо гази легкі. І риба занурюється. Під час руху до поверхні води все відбувається навпаки: стінки міхура розслабляються, повітря заповнює міхур, збільшуючи об’єм тіла і риба піднімається в товщі води.

Завдання 3. Навіщо гумові човни накачують повітрям? Відшукай підказку у довідці.

Докладніше про плавання тіл ти дізнаєшся, вивчаючи фізику.

ПЛІЧ-О-ПЛІЧ

Складіть план експерименту, щоб з’ясувати, чи залежить плавання тіла від того, в яку рідину воно занурене (наприклад, у воді, рідкому милі, водному розчині кухонної солі). Проведіть експеримент, обговоріть його результати з іншими групами.

ПАРАД ПОРАД

Яйця — корисний і популярний харчовий продукт. Яйця, яким понад 3 тижні, вважаються несвіжими й лікарі не радять їх споживати сирими.

Щоб визначити свіжість яєць, можна скористатися дослідом, зображеним на колажі.

Яке з яєць має найбільшу густину? Кому стануть в нагоді результати цього досліду?

ПІЗНАВАЛЬНИЙ КАЛЕЙДОСКОП

Чому сталевий гвіздок тоне у воді, а великі кораблі зі сталі або дерева плавають? Справа в тому, що корпус корабля має порожнини, заповнені повітрям. Це робить загальну густину корабля меншою за густину води. Тому виштовхувальна сила, з якою вода діє на корабель, більша за силу тяжіння Землі, яка тягне судно на дно. Виштовхувальна сила утримує корабель на поверхні води. Та якщо станеться пробоїна і в порожнини корабля потрапить вода, він потоне.

«Чайка» — човен запорозьких козаків у 16-17 століттях

Сучасний український катер морської охорони

ТОБІ ДО СНАГИ

1. Назви одну із сил, що діє на тіло у воді, два тіла, що плавають у воді і три тіла, що тонуть у воді.

2. Яка умова того, що тіло: а) плаває; б) тоне?

3. Два тіла занурили у склянки з водою (мал. 23).

Мал. 23. Ілюстрація до завдання 3

Вислови припущення, чому тіла (мал. 23) могли розташуватися таким чином у склянці з водою.

Які тіла з переліку залізний ключ, дерев’яний сірник, камінчик, пластмасовий корок, шматок пінопласту, монета номіналом 1 грн розташуються у склянці з водою так, як на малюнку 23, 1, а які — так, як на малюнку 23, 2?

4. Розглянь малюнок рубрики «Парад порад». У якому випадку сила тяжіння більша за виштовхувальну силу, а якому — менша?

5. Що ілюструє малюнок 24?

Мал. 24. Ілюстрація до завдання 5

Склади опис зображеного на малюнку, використовуючи наукову мову. Зазнач тіла й речовини та класифікуй їх за відомими тобі ознаками, назви явище та поясни його.