Фізика. 7 клас. Максимович

§ 28. Плавання суден

У червні 2023 року на верфі у Фінляндії завершено будівництво найбільшого у світі круїзного лайнера Icon of Seas та розпочато морські випробування. Цей лайнер має довжину 365 м і прогнозовану масу 250 800 т. На борту можна розмістити до 7000 пасажирів і 2500 членів екіпажу. Особливістю корабля став найбільший у світі аквапарк на морі. Перших пасажирів новий лайнер прийняв на початку 2024 року. Як такий велетень втримується на воді?

Дізнаймося про...

• розвиток судноплавства;
• плавання суден;
• характеристики суден.

1. Судноплавство

Судноплавство — це використання водних шляхів (морів, річок, озер та інше) для руху суден. Суднами називають самохідні або несамохідні плавучі споруди, що використовують для перевезення людей, тварин та вантажів.

Людина почала освоювати водні простори ще в доісторичні часи. Першими засобами, створеними людьми для пересування по воді, були плоти зі зв’язаних колод. На зміну їм прийшли човни-довбанки (човен, виготовлений видовбуванням серцевини стовбура одного суцільного дерева). Один з таких човнів довжиною 12 м (мал. 28.1) виявили у серпні 2015 року на Волині в річці Стир біля села Старосілля. У результаті радіовуглецевого аналізу було встановлено, що цей човен виготовлений приблизно у 1350 році і, ймовірно, належав литовським князям.

Мал. 28.1. Човен-довбанка, знайдений на Волині

Минали тисячоліття, і на зміну цим найпростішим засобам пересування по воді прийшли більш складні — човни, обтягнуті шкірою, що переміщалися по воді за допомогою весел. Пізніше з’явилися вітрильні судна.

Українське судноплавство активно почало розвиватися в часи козаччини. Запорізькі козаки для здійснення морських походів будували малі човни — чайки (мал. 28.2) і великі однощоглові кораблі.

Мал. 28.2. Ілюстрація «чайки» запорізьких козаків, 1660 рік

Усі конструкції були дерев’яні чи з очерету. І лише в другій половині XIX ст. в будівництві суден почали застосовувати різні метали. Зазвичай корпус суден виготовляють зі сталі.

2. Плавання суден

Під час занурення судна у воду виникає виштовхувальна сила (сила Архімеда), яка напрямлена в протилежний бік до сили тяжіння, що діє на судно (мал. 28.3). Ця сила дорівнює вазі води, що витісняється судном. Судна, які плавають озерами, річками, морями й океанами, побудовані з різних матеріалів, кожен з яких має свою густину (як більшу, так і меншу від густини води). Всередині судна також є повітря. Конструкція корабля нагадує металеве тіло з порожниною. Якщо математично розрахувати густину судна, то вона буде меншою, ніж густина води. Тому судно плаває, занурюючись у воду на невелику частину свого об’єму.

Мал. 28.3. Плавання судна

Глибину, на яку занурюється судно у воду, називають осадкою. Осадка судна змінюється залежно від навантаження судна, а також від того, у якій воді воно плаває — прісній чи морській.

Поміркуйте і дайте відповідь

Чому і як змінюється осадка корабля, якщо він переходить з річки в море?

На корпус судна наносять горизонтальну лінію (мал. 28.4), що позначає його максимально допустиму осадку, її називають ватерлінією (від голландського слова «ватер» — вода).

Мал. 28.4. Ватерлінія на судні

Однією з експлуатаційних характеристик судна є водотоннажність — це вага води, яку витісняє судно, занурюючись до ватерлінії, що дорівнює силі тяжіння, яка діє на судно з вантажем.

Якщо від водотоннажності відняти вагу самого судна, то отримаємо граничну вагу вантажу, який може перевезти це судно, тобто визначимо вантажність судна.

Поміркуйте і дайте відповідь

Де більша вантажність однієї і тієї ж баржі: у річковій чи в морській воді? Чому?

3. Приклад розв’язування задачі

Задача. Водотоннажність судна, яке перевозить 4000 т вантажу, дорівнює 60 МН. Визначте масу самого судна.

Запам’ятайте

Глибину, на яку судно занурюється у воду, називають осадкою.

Ватерлінія — це горизонтальна лінія на корпусі судна, що позначає його максимально допустиму осадку.

Водотоннажність — це вага води, яку витісняє судно, занурюючись до ватерлінії, що дорівнює силі тяжіння, яка діє на судно з вантажем.

Вантажність судна — гранична вага вантажу, який може перевезти це судно.

Перевірте себе

1. Чи можна на судно водотоннажністю 60 кН помістити вантаж масою 5000 кг, якщо маса самого судна становить 2 т?

2. Судно, яке плаває у річці, витісняє воду об’ємом 5000 м³. Розрахуйте вагу вантажу, якщо вага судна без вантажу дорівнює 5 МН.

Обдумайте, змоделюйте, зробіть...

Складіть алгоритм для дослідного підтвердження умов плавання тіл, використовуючи два шматки пластиліну однакової маси, посудину з водою. Переконайтеся в тому, що суцільний шматок пластиліну тоне у воді, а зроблений з такого ж шматка кораблик буде плавати.

Дотримуйтеся правил безпеки під час роботи!

Словник фізичних термінів (для пошуку інформації в англомовних джерелах)

Судноплавство	Navigation
Осадка	Draft/draught
Ватерлінія	Waterline
Водотоннажність	Displacement tonnage
Вантажність судна	Ship’s tonnage