Сделать корабль по физике. Исследовательская работа в начальной школе на тему «Почему корабли не тонут

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Я очень люблю путешествовать. Прошлым летом я ездил отдыхать на Черное море. Однажды я увидел огромный танкер, плывущий в море. Современные танкеры, которые перевозят нефть, самые большие корабли в мире - их длина достигает пятисотааметров, а их танках помещается до полумиллиона тонн нефти!

По приездуыдомой я смастерил свой кораблик из бумаги, но в воде он перевернулся и вскоре утонул. И тут я задумался над вопросом: почему же настоящие корабли не тонут? Ведь ониасделаны из железа и гораздо тяжелее моего кораблика.

Мне захотелось самому этоппонять с помощью опытов и самостоятельно найти ответ на вопрос «Почемуакорабли не тонут?» Ведь так хочется, чтобы мой кораблик поплыл!

В связи с этим, мы выбрали тему своей исследовательской работы - «Почему корабли не тонут?».

Цель работы : выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть и не переворачиваться.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Найти информацию о первыхасредствах передвижения по воде, истории кораблестроении, узнать о современных конструкторах, прославивших Россию и обпосновных принципах работы корабля;

2. Провести серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде.

3. Попробовать изготовитьасамому кораблики (парусный и механический), учитывая свойства плавучести тел;

4. Провести анкетирование учащихся 5 классов, с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники и проанализировать результаты исследований; аааааааааааааааааааааааааааааааааааа

5. Провести классный час на тему: «Почему не тонут корабли» с демонстрацией опытов, позволяющих выяснить условия, при которых тела плавают в воде. ааааааааааааааааааааааааааааааааа

В основу исследования положена гипотеза : предположим, корабль имеет особенности строения, позволяющие не тонуть, если:

1. Материал, изпкоторого изготовлен корабль, не дает ему утонуть.

2. Корабль не тонет, потому что он имеет особую форму

3. Корабль не тонет, потомуачто воздух внутри него держит его на плаву.

4. Секреты строения кораблей. ааааааааааааааааааааааааааааааа

Объект исследования - корабль

Предмет исследования - особенности строения корабля.

Во время выполнения работы использовались методы:

Метод поиска информации (анализ и обобщение литературы по теме исследования) аааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааа

Наблюдение;

Анкетирование.

Теоретическая значимость: систематизация и обобщение материала по теме исследования.

Практическая значимость: практическое использование полученного материала на уроках, классных часах, во внеклассных мероприятиях.

На корабле сквозь века

I.1. История развития кораблестроения

Для сбора информации мы использовали интернет, а также книги и другие печатные издания. В поиске знаний о древних судах, в большей мере, мы использовали интернет, такакак, именно там можно было найти более подробную и разнообразную информацию с рисунками, фотографиями и схемами. ииииииииииииииииииииииииииииииииииииииии

В поисках пищи люди часто селились по берегам рек и морей. Эти места были очень удобны для ловли рыбы и охоты на зверей, приходящих на водопой. Живя здесь, человеканаучился преодолеватьаводные пространства. Появились первые простейшие средства передвижения по воде: плоты и выдолбленные из дерева челноки. ииииииииииииииии

Одно из древнейших судов, обнаруженных на территории России, датируют примерно 5в. до н.э.

Во всех славянских языках существует слово корабль. Корень его - "кора" - лежит в основе таких слов, как "корзина". Древнейшиеарусские суда делались из гибких прутьев, какакорзина и обшивались корой (позднее - кожами). Известно, что уже в 8 в. наши соотечественники плавали по Каспийскому морю. В 9 и первой половине 10 в. русскиеаявлялись полными хозяевами Черного моря, и не даром в то время восточные народы называли его "Русским морем".ииииииииииииииии

В 12 в. на Руси впервые были построены палубные суда. Палубы, предназначенные для размещенияавоинов, одновременно служили защитой гребцам. Славяне были искуснымимсудостроителями и строили суда различных конструкций.

Благодаря этому при сжатии льдов, среди которых приходилось плавать, судно "выжималось" нааповерхность, не подвергаясь деформациям и снова погружалось в воду при расхождении льдов.

Организованное морское судостроение в России началось в конце 15 в., когда в Соловецкомпмонастыре былавоснована верфь для постройки промысловых судов.

Позднее уже в 16-17 вв. шаг вперед сделали запорожские казаки, совершавшие на своих "Чайках" рейды на турок. Методика постройки была такой же как при изготовлении киевскихвнабойных лодей (чтобы увеличить размер судна к долбленойи.середине с боков прибивалось несколько рядов досок).

В 1552 году после взятия Иваном Грозным Казани, а затем и завоевании в 1556 г. Астрахани, эти города становятся центрами строительства судов дляпКаспийского моря.

При Борисе Годунове были предпринятыабезуспешные попытки основать в России военный флот.

Первое в России морское судно иноземнойпконструкции "Фридерик" было построено в 1634 г. в Нижнем Новгороде русскими мастерами.

В июне 1693 г. Петр I заложил ввАрхангельске первую казенную верфь для постройки военныхр.кораблей. Через год Петр снова посетил Архангельск. К этому времени 24-пушечный корабль "Апостол Павел", фрегат "Святое Пророчество", галера иктранспортное судно "Фламов" образовали на Белом море первуюп.русскую военную флотилию. Началось создание регулярного военно-морского флота.

В 1702 г. в Архангельскепьбыли спущены два фрегата: "Святой Дух" и "Меркурий". В 1703 г.был заложен Санкт-Петербург центром которого стало Адмиралтейство - самая большая судостроительная верфь в стране. Первым крупным судном, сошедшим со стапеля Адмиралтейской верфи был построенныйаФедосием Скляевым и Петром Первым в 1712 г. 54-пушечный корабль "Полтава". К 1714 г. Россия имела свой парусный флот. ……………

Самым большим судном петровского времени был 90-пушечный корабль "Лесное" (1718г.).

При Петре Iр.были введены следующие суда:

Корабли - длиной 40-55 м., трехмачтовыеас 44-90 пушками;

Фрегаты - длиной до 35 м., трехмачтовые с 28-44 пушками;

Шнявы - длиной 25-35 м. , двухмачтовые с 10-18 пушками;

Пармы, буера, флейты и др. длиной до 30 м.

В 1782 г. было построено "водоходное судно" Кулибина. В начале 19 в. удачную "машину" с использованием дляптяги лошадей изобрел мастер Дурбажев.ьььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььььь

Первый рейсовый пароход нап.линии Петербург-Кронштадт был построен в 1815 г. На дошедшем до нас видно, что труба его кирпичная. На более позднем рисунке труба железная.бббббьььььььььььььььььььььььь

В 1830 г. в Петербурге было спущено на воду грузопассажирское судно "Нева", имевшее кроме двух паровых машин еще и парусное вооружение. В 1838 г. в Петербурге прошел испытания на Неве первый в мире электроход. В 1848 г. Амосовп.построил первый в Россииавинтовой фрегат "Архимед".

Особенно бурно стало развиваться пароходство на Волге и других реках после отмены крепостного права в 1861 г. ююююююююююююююююю

Главнымр.судостроительным предприятием стал основанный в 1849 г. Сормовский завод. Здесь были построены первые в России железные баржи и первый товаропассажирский пароход. Первоеав мире применение двигателя Дизеля на речных судах былор.осуществлено также в России в 1903 г.

Во второй половине 19 в. на смену деревянным кораблям пришли железные. Любопытно, что в России первымип.военными металлическими кораблями оказались две подводные лодки в 1834 г.

В 1835 г. было построено полуподводноеасудно "Отважный". Оно погружалось ниже уровня моря оставляя над водой толькор.дымовую трубу. В начале 19 в. на судах появились паровые машины, а использование сначала кованного железа, а затем прокатной стали в качестве конструкционного материала прип.постройке судов привело в 1850-60 гг. к революции в судостроении.

Переход к строительству железных судовапотребовал введения нового технологического процесса и полного преобразования заводов.

В 1864 г.и.была построена первая в России броненосная плавучая батарея. В 1870 г.п.в составе Балтийского флота было уже 23 броненосных корабля. В 1872 г.о. построен броненосец "Петр Великий" - один из сильнейших кораблей в мире по тем временам.

Для Черноморского флота А. Поповаразработал проект броненосца береговой обороны Новгород в 1871г.

В 1877 г. Макаровыми былир.сконструированы первые торпедные катера в мире. В том же году был спущенапервый в мире мореходный миноносецр."Взрыв".

Русскоер.транспортное судостроение конца 19 в. значительно отставало от военного. В 1864 г. было построено первоеаледокольное судно "пайлот". ооо

В 1899 г. построенпрледокол "Ермак" (плавал до 1964 г.). ииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииииии

I.2. Современные конструкторы, прославившие Россию

Широко известны достижения отечественных ученых и конструкторов в области судостроения. В середине ХIХ века воавсем мире начинается переход от строительства деревянных парусных судов к паровым судам, появляются корабли, изготовленные из металла. Отечественный Военно-морской флот становится броненосным.ооооооооооооооооооооооооооооо

История оставила нам имена наиболее известных кораблестроителей, опережавших свое время. Особенно интересна судьба Петра Акиндиновича Титова, ставшего главным инженеромакрупнейшего судостроительного общества и не имевшего при этом даже свидетельства об окончании сельской школы. Знаменитый советскийакораблестроитель академик А.Н. Крылов считал себя учеником Титова.рррррррррррррррр

В 1834 году, когда флот не имел ни одного металлического корабля, на Александровском литейном заводеабыла построена подводная лодка, сделанная из металла. Ее вооружение состояло из шеста с гарпуном, пороховой мины и четырех пусковых установок для запуска ракет.

В 1904 году по проекту И.Г. Бубнова - знаменитого строителя линейных кораблей - была начата постройка подводных лодок. Созданные нашими мастерами лодки "Акула" и "Барс" оказалисьаболее совершенными, чем подводные суда всех воевавших в Первуюпмировую войну стран.

Важную роль в совершенствовании отечественного подводного флота сыграл советский конструктор-кораблестроитель иаизобретатель доктор технических наук, академик АН СССР Сергей Никитич Ковалев (1919). С 1955 года он работал главным конструкторомаЛенинградского центрального конструкторского бюро "Рубин". Ковалев - автор свыше 100 научных трудов и многих изобретений. Под егорруководством были созданы атомные подводные лодки-ракетоносцы, известные за рубежом под шифром "Янки", "Дельта" и "Тайфун".

Русский флот намного опередил иностранные флоты в развитии минного оружия. Эффективныеамины были разработаны нашими соотечественниками И.И. Фицтумом, П.Л. Шиллингом, Б.С. Якобсоном, Н.Н. Азаровым. Противолодочнуюрглубинную бомбу создал наш ученый Б.Ю. Аверкиев.ррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррр

В 1913 году русский конструктор Д.П. Григорович построил первый в мире гидросамолет. С тех пор в отечественном Военно-морском флоте велись работы по оборудованию судов в качествеаносителей корабельной авиации. Созданные на Черномрморе авиатранспорты, которые могли принимать до семи гидросамолетов, участвовали в боевых действиях в годы Первой мировой войны. тттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттттт

Ярким представителем отечественных конструкторов-кораблестроителей является Борис Израилевич Купенский (1916-1982). Он был главным конструктором сторожевых кораблей типа "Горностай" (1954-1958), первых в советском Военно-морском флоте противолодочных кораблей с зенитно-ракетными комплексами иагазотурбинной всережимной энергетической установкой (1962-1967), первого в ВМФ СССР боевого надводного корабля с ядерной энергетической установкой и головного в серии атомных ракетных крейсеров "Киров" (1968-1982) с мощным ударным и зенитным вооружением, практически неограниченной дальностью плавания. ооооооооооооооооооооооооооооооооооооо

лллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллллл

I.3. Принцип работы корабля

Трюмная часть корабля вытесняет массу воды, равную ее собственной массе. Пытаясь вернуться на свое место, вытесненная водаатолкает корабль вверх. ппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппп

Установленные под углом лопасти корабельного винта, вращаясь, создают усилие, толкающее винт и соответственно корабль вперед. На некоторых современных скоростных паромахаиспользуется водоструйный движитель; морская водаазасасывается в него, а затем выпускается высокоскоростной струей. пппппппппппппппппппппппппппппппппппппппп

Руль, подвешенный на шарнирах на корме судна, соединяется со штурвалом или румпелем. Если рулевойаотводит румпель влево, руль и корма двигаются вправо. Если необходимо сделать поворот вправо, он отводит румпель влево. рррррррррррррррррррррррррррррррр

В эпоху парусных судов была разработана такая установка парусов, которая позволяла двигаться против ветра. Делаяаповороты в разные стороны (идя галсами), корабль продвигался вперед, даже когда не было попутного ветра. пппппппппппппппппппппппппппппп

Выводы по главе I

В этой главе мы подобрали и изучили литературу по данной теме. Мы нашли информацию о первых средствах передвижения по воде, истории кораблестроении, узнали о современных конструкторах, прославивших Россию и об основных принципах работы корабля.

Узнали, что судостроение одна изадревнейших отраслей промышленности. Начало его отделено от нас десятком тысячелетий.

История кораблестроения начинается от появления первых плотов и лодок, выдолбленных из целого деревянного ствола, до современных красавцев-лайнеров и ракетных кораблей, уходит своими корнями в глубокую древность. Она столь же многогранна и насчитывает столько же веков, как и сама история человечества.

Главным стимулом возникновения мореплавания, равно как и связанного с ним кораблестроения, явилосьаразвитие торговли между народами, разделенными морскими и океанскими просторами. Первые корабли передвигались с помощью весел, лишь изредка используя в качестве вспомогательной силы - парус. Затем, приблизительно в X - XI веках, наряду с гребными судами появились чисто парусные суда.

Судостроительная промышленность, являясь одной из важнейших отраслей народного хозяйства и обладая научно-техническими и производственным потенциалом, оказывает решающее влияние на многие другие смежные отрасли и на экономику страны вацелом, а также на её обороноспособность и политическое положение в мире. Именно состояние судостроения является показателем научно-технического уровня страны и её военно-промышленного потенциала,ваккумулируя в своей продукции достижения металлургии, машиностроения, электроники и новейших технологий.

Мы задались вопросом, почему огромные суда держатся на воде и не тонут. Чтобы ответить на этот вопрос, мыапровели исследовательскую работу.

Глава II. Исследовательская работа

Изучив литературу, мы решили провести практическую работу с целью выяснить условия, при которых корабли не тонут. Исходя из этого, мы поставили перед собой следующие задачи:

Провести анкетирование с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники и проанализировать результаты;

Провести серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде;

Попробовать изготовить кораблики (парусный и механический), учитывая свойства плавучести тел;

Провести классный час на тему: «Почему не тонут корабли» с демонстрацией опытов, позволяющих выяснить условия, при которых тела плавают в воде.

II.1. Анкетирование учащихся пятых классов

Мы провели анкетирование с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники. В этом опросе участвовали 37 человек. Ребятам мы задали один вопрос: «Почему не тонут корабли?» и предложили несколько вариантов ответов:

Материал;

Строение.

Результаты предложены в диаграмме (Приложение 1). Большинство ребят (20 (54%) из 37 опрошенных) считают, что особое строение корабля влияет на его плавучесть. Мы решили в этом разобраться практическим путём.

ррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррррр

II.2. Проведение экспериментальных опытов

Опыт № 1. Влияет ли материал, из которого асделан корабль, на его плавучесть?

Поочередно погружаем в воду предметы, сделанные из дерева, стекла, пластмассы, металла. Мы увидели, чтоапредметы из стекла и металла утонули, а из дерева и пластмассы - нет (Приложение 2).

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 которыхамолекулы расположены далеко друг от друга, обладают меньшейпплотностью, поэтому остаются плавать на поверхности воды. У железа и стекла плотность больше плотности воды, и поэтому они утонули. Тела, плотностьакоторых меньше плотности воды, свободно плавают по её поверхности. Современные корабли сделаны из металла. рррррррррррррррррррррррррррррррррррррррр

Вывод: Плавучесть корабля неазависит от материала, из которого он изготовлен. Следовательно, гипотеза № 1 не верна.

Опыт № 2. Влияет ли форма на плавучесть корабля?

Мы взяли пластилин, погрузилиаего в воду и увидели, что он утонул. Мы решили придать пластилину форму корабля, погрузилиаего вновь в воду и увидели, что он не утонул, а поплыл! Волшебство свершилось - тонущий материал плавает на поверхности! (Приложение 2)

Вывод: Корабль не тонет, потому что онаимеет особую форму, следовательно, гипотеза № 2 верна. пппппппппппппппппппппппп

Опыт 3. Секреты строения.

Корабли строят так, чтобы они в воде нептонули. 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, онаволей - неволей стремится опять выпрямиться. Палубы на корабле закрывают его нутро как хорошие крышки. Поэтому вода не попадает в него, иадаже в самый сильный шторм корабль не становится заметно тяжелее. Конечно, если надежно задраены палубные люки. ппппппппппппппппппппппппппппппппп

У меня остался последний вопрос - почему под воздействием волн суда не переворачиваются? ппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппппп

Я вспомнил, как у моего братишки любимой игрушкой была Неваляшка. Я решил использовать пустуюапластиковую бутылку. В воде она плавала. Тогда я наполнил дно монетами, и бутылка встала…..(Приложение 2)

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

Опыт № 4. Влияние воздуха на плавучесть корабля.

Мы взяли два воздушных шарика, один из которых надули, и погрузили их в воду. Вода попалаавнутрь не надутого шарика, и он начал постепенно погружаться в воду. Надутый шарик не тонет, даже если надавить на него сверху рукой. (Приложение 2)

Вывод : Корабль не тонет, потому что воздухавнутри него держит его на плаву, следовательно, гипотеза № 3 верна. пппппппппппппппппппп

Оказывается, когда- то давно древнегреческийаучёный 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, которыйаизвестен сейчас как Закон Архимеда. Таким образом, в нашем опыте на шарик снизу, из таза, действовала сила Архимеда, которая выталкивала шарик на поверхность.

Таким образом, атело 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. Корабльавнутри 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 на борту грузом будет плыть по водам морей и океанов. ппппппппппппппппппппп

Таким образом, корабли не тонут потому что на них действует сила, действие которой впервые описаладревнегреческий учёный Архимед. Согласно выводам Архимеда на всякое тело, погружённое в жидкость, постоянно действует выталкивающая сила и величина её равна весу вытесненной этим телом воды. Если эта архимедова сила больше или равна весу тела, то оно не утонет. ааааааааааааааааааааааааааааааааааа

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. пппппппппппппппппп

эээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээээ

II.3. Изготовление корабликов (парусного и механического)

Мы решили смастерить свои кораблики, придерживаясь основных правил, выведенных из опытов. В результате мы смастерили парусный кораблик и механический. Для этого мы взяли древесный брусок, разметили на нем формы будущих кораблей, приаэтом мы придерживались строгой симметрии и точных расчетов, чтобы края наших кораблей были максимально ровными и одинаковымипотносительно боковых сторон. С помощью напильников мы выпилили форму и получили две заготовки. Парусный кораблик мы покрыли лаком, с помощью дрели сделали небольшие дырочки, чтобы укрепить мачту и паруса, сделали борта. Позже мы укрепили мачту и повесили на них паруса. Уамеханического кораблика мы установили моторчик, с помощью напильника сделали мачту у корабля, покрыли нашу заготовку гуашевой краской, раскрасили (Приложение 3). Из проведенных нами опытов над корабликами, мы увидели, что они не тонут и не наклоняются на бока, плывут ровно и плавно. (Приложение 4). После того, как мы провели серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде, изготовили сами кораблики, мы провести классный час на тему: «Почему не тонут корабли», где познакомили ребят с основными правилами конструирования кораблей (Приложение 5).

Выводы по главе II

Таким образом, мы провели исследовательскую работу с целью выяснить условия, при которых корабли не тонут. Исходя из этого, нами было проведено анкетирование среди учащихся пятых классов с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники. Оказалось, что 54% опрошенных считают, что особое строение корабля влияет на его плавучесть. Мы решили в этом разобраться практическим путём. С этой целью мы провели ряд опытов, где выяснилось, что плавучесть корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен, корабль не тонет, потому что он имеет особую форму. Мы вывели главный вывод - корабли не тонут потому что на них действует сила, действие которой впервые описал древнегреческий учёный Архимед. Согласно выводамаАрхимеда на всякое тело, погружённое в жидкость, постоянно действует выталкивающая сила и величина её равна весу вытесненной этим телом воды. Если эта архимедова сила больше или равна весу тела, то оно не утонет. Мы изготовили кораблики (парусный и механический) и убедились, что если учитывать свойства плавучести тел, кораблик не потонет. Весь свой практическийавывод мы презентовали на классном часу, где еще раз показали ребятам опыты, доказывающие свойства плавучести тел и продемонстрировали сделанные нами кораблики.

ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооаааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо

Заключение

Исходя из основной цели нашей работы - выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть и не переворачиваться, мы:

1. Подобрали и изучили литературу по данной теме.

Мы узнали о первых средствах передвижения по воде, истории кораблестроении, узнали о современных конструкторах, прославивших Россию и об основных принципах работы корабля.

2. Провели анкетирование с целью выяснить, что знают о плавучести тел мои сверстники и проанализировали результаты;

3. Провели серию опытов, позволяющих шаг за шагом выяснить условия, при которых тела плавают в воде;

4. Изготовили кораблики (парусный и механический), учитывая свойства плавучести тел;

5. Провели классный час на тему: «Почему не тонут корабли» с демонстрацией опытов, позволяющих выяснить условия, при которых тела плавают в воде.

Мы нашли ответ на свой вопрос “Почему корабли не тонут?”. Первая гипотеза наша не подтвердилась, вторая и третья подтвердились, но мы узнали много нового про кораблестроение, про свойства воды, про закон Архимеда.

Конечно, есть еще много того, что мы не понимаем, например, физические понятия, законы, формулы, но думаем, в старших классах мы сможем разобраться в этих вопросах подробнее.

Судостроительная промышленность, являясь одной из важнейших отраслей народного хозяйства и обладая научно-техническими и производственным потенциалом, оказывает решающее влияние на многие другие смежные отрасли и на экономикуастраны в целом, а также на её обороноспособность и политическое положение в мире. Именно состояние судостроения является показателем научно-технического уровня страны и её военно-промышленного потенциала, аккумулируя в своей продукции достижения металлургии, машиностроения, электроники и новейших технологий.

1. Большая книга экспериментов для школьников/Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.И.Мотылевой. - М.:ЗАО “РОСМЭН-ПРЕСС”, 2012. -

2. Самолёты. Автомобили. Корабли. /авт. текста Николас Харрис; ил. Питера Денниса; [пер. с англ. А. В.аБанкрашкова]. - Москва: Астрель, 2013.

3. Энциклопедический словарь юного физика. М.: Педагогика Пресс, 2005

4. Юный исследователь. М.: "РОСМЭН",2015

5. Ушаков С. З. Плавание тел / С. З. Ушаков: детскаяаэнциклопедия, том 3 «Числа и фигуры, вещество и энергия». - Москва: «Издательство Академии Педагогических Наук РСФСР», 1961.

6. citaty.su ›kratkaya-biografiya-arximeda/

7. http://ru.wikipedia.org

8. http://dreamworlds.ru

9. http://planeta.rambler.ru

аааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааааа

Тезаурус

Атомныйракетныйкрейсер — подкласс ракетных крейсеров, отличающийся от других кораблей этого класса, наличием ядерной энергетической установки (ЯЭУ). Первыеаатомные крейсера появились в 1960-х годах. В связи со значительной сложностью и крайне высокой стоимостью они имелись лишь в ВМС сверхдержав — США и СССР. В настоящий момент атомные ракетные крейсера эксплуатируются только ВМФ России.

Бриг (англ. brig) — двухмачтовое судно с прямым парусным вооружением фок-мачты и грот-мачты, но с однимакосым гафельным парусом на гроте — грота-гаф-триселем

Броненосец — тяжёлый артиллерийский корабль, предназначенный для уничтожения кораблей всех типов и установления господства на море.

Канонерская лодка (от нем. Kanonenboot) — класс небольших боевых кораблей с мощным артиллерийским вооружением, предназначенных для боевых действий на реках, озёрах и в прибрежных морских районах, охраны гаваней.

Карбас - оснащался двумя мачтами, несущими прямые рейковые или шпринтовые паруса.

Корвет — класс военных кораблей.

Крейсер — (нидерл. kruiser, мн. ч. крейсера́ или кре́йсеры, от kruisen — крейсировать, плавать по определенному маршруту) — класс боевых надводных кораблей, способных выполнять задачи независимо от основного флота, среди которых может быть борьба с лёгкими силами флота и торговыми судами противника, оборона соединений боевых кораблей и конвоев судов, огневая поддержка приморскихафлангов сухопутных войск и обеспечение высадки морских десантов, постановка минных заграждений и другие. Со второй половины XX века тенденция к укрупнению боевых соединений для обеспечения защиты от авиации противника и специализация судов для выполнения конкретных задач привела к практическому исчезновению кораблей общего назначения, какими являются крейсера, из флотов многих стран. Только военно-морские силы США, России и Перу используют их в настоящее время.

Ледокол — самоходное специализированное судно, предназначенное для различных видов ледокольных операций с целью поддержания навигации в замерзающих бассейнах. К ледокольным операциям относятся: проводка судов во льдах, преодоление ледовых перемычек, прокладка канала, буксировка, околка, выполнение спасательных работ.

Линейный корабль — парусное деревянное военное судно, водоизмещением от 1 до 6 тысяч тонн, имевшее 2-3 ряда пушек в бортах.

Монитор — класс низкобортныхаброненосных артиллерийских кораблей, преимущественно прибрежного действия.

Миноносец — надводный мореходный корабль небольшого водоизмещения, основным вооружением которого является торпедное.

Пакеботы — (от нем. Pack — тюк и Boot — лодка или через нидерл. раkkеt-bооt) — двухмачтовое судно, сапомощью которого перевозили почту и пассажиров в некоторых странах в XVIII—XIX веках. В XIX веке использовались также паровые пакетботы

Пароходофрегат — фрегат, имевший кроме парусного вооружения паровой двигатель и гребные колёса в качестве движителя.

Парусный корабль — судно, которое использует парус и силу ветра для движения. Первые парусные и парусно-гребныеасуда появились несколько тысяч лет назад в эпоху древнейших цивилизаций. Парусные суда способны развивать скорость, превышающую скорость ветра.

Подводная лодка — класс кораблей, способных погружаться и длительное время действовать в подводном положении. Основное вооружение подводных сил военно-морского флота (сил) вооружённых сил многих государств мира. Важнейшее тактическоеасвойство подводной лодки — скрытность.

Поморская лодья - имела три мачты, несушие по прямому парусу.

Противолодочный крейсер — разновидность противолодочных кораблей, специализированных для несения противолодочных вертолётов.

Раньшина - судно, где корпус в подводной части имел яйцевидную форму.

Торпедный катер — класс быстроходных маломерных боевых кораблей, основным оружием которых является торпеда.

По разным источникам, торпедные катера ведут начало или от изобретения морских мин вообще, или от самодвижущихсяамин, позднее названных торпедами (с появлением мины встает вопрос о ее применении, а значит, и носителе).

Тральщик — корабль специального назначения, задачей которого является поиск, обнаружение и уничтожение морских мин и проводка кораблей (судов) через минные заграждения.

Трёхмачтовый военный корабль XVII—XIX вв. с прямым парусным вооружением и 18 — 30 орудиями на верхней палубе, использовался для разведывательной и посыльной службы. Водоизмещение 460 тонн и больше. С 40-х гг. XIX в. появились колёсные, а позднее —апарусно-винтовые корветы.

Фрегат — военный трёхмачтовый корабль с полным парусным вооружением с одной или двумя (открытой и закрытой) орудийными палубами. Фрегат отличался от парусных линейных кораблей меньшими размерами и артиллерийским вооружением и предназначался как для дальней разведки, то есть действий в интересах линейногоафлота, так и крейсерской службы — самостоятельных боевых действий на морских и океанских коммуникациях с целью защиты торговли или захвата и уничтожения торговых судов противника.

Шитик - плоскодонное судно с навесным рулем, оснащенное мачтой с прямым парусом и веслами.

Эскортный корабль специальной постройки, появившийся в ВМС США и Великобритании в период Второй мировой войны. Водоизмещение 500—1600 тонн, скорость 16—20 узлов (30—37 км/ч). Вооружение: артиллерийские установки калибра 76—102 мм и зенитные автоматы калибра 20—40 мм, бомбомёты и глубинные бомбы, оборудованы радиолокационными и гидроакустическимиасредствами воздушного и подводного наблюдения. С развитием ракетного оружия оснащаются ракетными установками.

Приложение 1

Анкетирование учащихся пятых классов

Если вы построите деревянный плот, то сможете плыть на нем. Если же вы построите плот из железа или какого-нибудь другого металла, то он пойдет ко дну. Причина того, что деревянный плот не тонет, а железный тонет, кроется в разной плотности дерева и железа. Дерево менее плотный материал, чем вода, поэтому выталкивающая сила воды больше силы тяжести, действующей на деревянный плот (или больше его веса). Железо плотнее воды, и ее выталкивающая сила не способна преодолеть вес железного плота.

В прежние времена корабли и лодки строили в основном из дерева. Сейчас же они преимущественно сделаны из металлов. В чем же фокус? Почему корабли не тонут? Может быть внутри корабля много дерева, и оно «побеждает» железо?

Конечно, если взять большую доску и обшить ее сверху тонким листом металла, то вся конструкция не потонет. Ведь ее средняя плотность окажется меньше плотности воды. Если, например, плотность дерева равна 600 кг/м 3 , и доска имеет массу 100 кг, а железная обшивка имеет плотность 7800 кг/м 3 и массу 10 кг. То общая масса составит 120 кг, а общий объем 100 / 600 + 10 / 7800 ≈ 0,1667 + 0,0013 = 0,168 (м 3). Отсюда находим среднюю плотность конструкции 120/0,168 ≈ 714 (кг/м 3). Это меньше плотности воды (1000 кг/м 3), значит, конструкция будет плавать.

Однако, на самом деле все еще проще. Зачем обшивать дерево? Можно просто оставить внутри пустую полость и сделать так, чтобы туда не попадала вода. Точнее не пустую, а заполненную воздухом. Плотность воздуха всего 1,29 кг/м 3 .

Именно поэтому корабли, сделанные из металлов, плавают. Внутри них существуют большие полости, заполненные воздухом. В результате этого средняя плотность корабля меньше плотности воды, и выталкивающая сила удерживает корабль на плаву.

Если в полости корабля попадет вода, то он конечно же затонет. Чтобы возможность затопления свести на минимум, в подводной части корабля строят перегородки. В результате получаются отсеки, в которых вода из одного не может попасть в другой. Если корабль получит пробоину, то затопится только отсек в месте пробоины. Остальные останутся заполненными воздухом и будут удерживать корабль на плаву.

В любом случае корабль имеет вес. Этот вес равен весу воды, объем которой корабль «занимает» собой в море.

Как известно, корабли плавают не просто так, а перевозят различные грузы и людей. Пустой корабль весит меньше, а значит меньше будет «осаживаться» в море. Если его нагрузить, то корабль осядет в воду глубже. При чрезмерной нагрузке, корабль может вообще уйти под воду и утонуть.

Поэтому на корпусе судов отмечают специальную линию (ватерлинию ). Судно не должно погружаться в воду так, чтобы эта линия оказалась под водой. Иначе любая сильная волна, плеснув воду на корму, может легко затопить корабль.

С другой стороны, пустое судно не должно быть слишком легким. Иначе его подводная часть будет слишком маленькой по отношению к надводной. В таком случае волны и ветер могут опрокинуть корабль.

Корабль, загруженный по ватерлинию, вытесняет самый большой объем воды. Вес этой воды называется водоизмещением конкретного судна. Грузоподъемность судна - это разность между водоизмещением и весом пустого судна; или, проще говоря, разность между загруженным кораблем, когда он имеет осадку по ватерлинию, и весом судна без груза.

Помогал проводить Денис Зеленов. 10 лет.

Летом Денис купался на Волго — Донском канале. Смотрел на большие корабли, как они идут по каналу, поднимаются и опускаются в камере шлюза. И задумался: что позволяет им не только держаться на воде, но и перевозить тяжелые грузы?

Почему корабли могут ходить по воде?

Причин несколько.

1. Плотность

Опыт 1

Все мы знаем, что если бросить в воду деревянную доску, то она будет лежать на ее поверхности, а вот металлический лист такого же размера сразу начинает тонуть.

Почему так происходит? Это определяется не весом предмета, а его плотностью . Плотность – это масса вещества, заключенная в определенном объеме.

Опыт 2

Мы взяли кубики одинакового размера 70×40х50 мм из разного материала — металл, дерево, камень и пенопласт и взвесили их. И увидели, что кубики имеют разный вес, а следовательно, и разную плотность.

Вес кубика из:

камня –264гр.,
пенопласта — 3 гр.,
металла — 1020 гр.,
дерева – 70 гр.

Отсюда сделали вывод, что из кубиков самый плотный материал – это металл, затем камень, дерево и пенопласт.

Опыт 3

А что произойдет, если эти кубики опустить в воду? Как видно из опыта камень и металл утонули – их плотность больше плотности воды, а пенопласт и дерево нет – их плотность меньше плотности воды. Значит, любой предмет будет плавать, если его плотность меньше плотности воды.

Следовательно, корабль, чтоб он держался на воде, надо сделать так, чтобы его плотность была меньше плотности воды. Предположим, делать его из такого материала, который имеет плотность меньше плотности воды и не тонет – например, из дерева. Из истории мы знаем, что человек именно из дерева делал вначале плоты, а затем лодки, используя свойство дерева –плавучесть.

Сегодня мы видим много кораблей сделанных из металла, но они не тонут. Причина в том, что их корпус наполнен воздухом. Воздух намного менее плотное вещество, чем вода. У корабля образуется, как бы общая, суммарная плотность воздуха и металла. В результате этого средняя плотность корабля вместе с огромным объемом воздуха в его корпусе становится меньше плотности воды. Потому-то и не тонет тяжелый корабль. Подтвердим это опытом.

Опыт 4

Опустим в воду плоский лист металла – он сразу же тонет, а любая посудина с бортами остается на плаву — в ней образуется запас плавучести. Туда даже можно положить груз.

Так же действует спасательные средства: жилет или круг, одетый на человека. С их помощью удается удержаться на плаву до прибытия спасателей.

2. Выталкивающая сила

Кроме того на погруженное в воду тело действует выталкивающая сила. На рисунке мы видим, что на тело со всех сторон действуют силы давления:

Силы, действующие в горизонтальном направлении, т.е. на борта судна, взаимно компенсируют друг друга. Давление же на нижнюю поверхность - на днище, превышает давление сверху. Вследствие этого возникает направленная вверх выталкивающая сила.

Это хорошо видно из следующего опыта.

Опыта 5

Мячик с воздухом внутри, погруженный в воду, с силой вылетает из нее вверх.

Это действует на мяч выталкивающая сила (сила Архимеда). Она то и удерживает корабль на плаву и позволяет кораблю плавать.

1-Силы поддержания; 2-Давление воды на борт судна

Отчего же зависит действие выталкивающей силы?

Первое – это от объема корабля и второе — от плотности воды, в которой корабль плавает. Эта сила тем больше, чем больше объем погруженного тела. Проверим это опытом.

Опыт 6

Положим на плавающую доску небольшой груз –они тонут. А вот объем надувной лодки значительно больше, и она может выдержать даже несколько человек.

Второе — выталкивающая сила меняется с увеличением плотности воды. Плотность воды можно увеличить, если ее сильно-сильно посолить.

Докажем это следующим опытом.

Которые тяжелее воды, и конструировать дирижабли и воздушные шары, способные плавать в воздухе. В спасательный жилет накачивают , поэтому он помогает человеку держаться на воде.

Почему предметы плавают

Если погрузить тело в воду, оно вытеснит некоторое количество воды. Тело занимает место, где раньше была вода, и уровень поды поднимается. Если верить легенде, древнегреческий ученый (287 - 212 до н.э.), находясь в ванне, догадался, что погруженное тело вытесняет равный объем воды. На средневековой гравюре изображен Архимед, совершивший свое открытие. Сила, с которой вода выталкивает погруженное и нее тело, называется силой выталкивания . Когда она равна весу тела, тело плавает и не тонет. Тогда вес тела равен весу вытесненной им воды. Пластмассовый утёнок очень лёгкий, поэтому достаточно небольшой силы выталкивания, чтобы удержать его на поверхности. Сила, направленная вниз (вес тела) зависит от плотности тела. Плотность представляет собой отношение массы тела к его объему. Стальной шар тяжелее яблока того же размера, так как он плотнее. Частицы вещества в шаре упакованы более плотно. Яблоко может плавать в воде, но стальной шар тонет.

Чтобы тело не тонуло, его плотность должна быть меньше плотности воды. В противном случае выталкивания воды недостаточно, чтобы удержать тело на поверхности. Относительной плотностью тела называется его плотность по отношению к плотности воды. Относительная плотность воды равна единице, значит, если относительная плотность тела больше 1, оно утонет, а если меньше - будет плавать.

Закон Архимеда

Закон Архимеда гласит, что сила выталкивания равна весу жидкости, вытесненной погруженным в неё телом. Если сила выталкивания меньше веса тела, то оно тонет, если она равна весу тела, оно плавает.

Как плавают корабли

В наши дни корабли делают из стали, которая в 8 раз плотнее воды. Не тонут же корабли потому, что их общая плотность меньше плотности воды. Корабль - это не цельный кусок стали (подробнее о стали в статье « «). В нем множества полостей, поэтому его вес распределяется по большому пространству, что и приводит к небольшой общей плотности. «Морской гигант» — одно из самых больших судов мира – весит 564 733 тонны. Благодаря большим размерам выталкивающая сила для него очень велика.

Если хотите увидеть, как действует сила выталкивания, бросьте в сосуд с водой глиняный шарик. Он утонет, и уровень воды поднимется. Отметьте фломастером новый уровень воды. Теперь слепите из этой же глина лодочку и осторожно опустите её на воду. Как видите, вода поднялась ещё выше. Лодочка вытесняет больше воды, чем шарик, а значит, и сила выталкивания больше.

Грузовые марки

Грузовые марки - это линии, начерченные на борту . Они показывают, сколько груза судно может выдержать тех или иных условиях. Так, поскольку холодная вода плотнее теплой, она выталкивает судно сильнее. Значит, судно может взять па борт больше груза. Солёная вода плотнее пресной, следовательно, в пресной воде судно следует меньше нагружать. Изобрел грузовые марки Сэмюэл Плимсолл (1824-1898). Когда судно погружается в воду до соответствующей линии (см. рис.), оно считается полностью нагруженным. Значение буквенных символов: TF – пресная вода тропики, SF – пресная вода летом, T – солёная вода тропики, S – солёная вода летом, W – солёная вода зимой, WNA – Сев. Атлантика зимой.

Воздухоплавание

Тела могут летать по тем же причинам, по каким они плавают в воде. На них действует сила выталкивания воздуха. Плотность воздуха так мала, что в нем могут плавать очень немногие тела. Это, например, баллоны с горячим воздухом, который менее плотен, чем холодный. Воздушные шары можно также наполнить гелием или другими газами, которые легче воздуха.

Суда и лодки

Когда-то лодки и суда плавали, повинуясь силе ветра или мускульной силе человека. Создание позволило кораблестроителям использовать винты, толкающие судно сквозь толщу воды. В последнее время появились суда на подводных крыльях. «Великобритания» (построен в 1843 году) – первый железный корабль с гребным винтом. Его приводил в движение паровой двигатель. Корабль был также оснащён парусами. Контейнеровозы перевозят грузы в больших металлических ящиках. Их можно быстро погрузить на судно и сгрузить обратно при помощи кранов. Одно судно может принять на борт до 2000 контейнеров. Танкеры перевозят и про чие жидкости в баках, расположенных в трюмах. Некоторые танкеры в 20 раз длиннее теннисного корта.

Помогал проводить Денис Зеленов. 10 лет.

Летом Денис купался на Волго - Донском канале. Смотрел на большие корабли, как они идут по каналу, поднимаются и опускаются в камере шлюза. И задумался: что позволяет им не только держаться на воде, но и перевозить тяжелые грузы?

Почему корабли могут ходить по воде?

Причин несколько.

1. Плотность

Опыт 1

Опыт 2

Мы взяли кубики одинакового размера 70×40х50 мм из разного материала - металл, дерево, камень и пенопласт и взвесили их. И увидели, что кубики имеют разный вес, а следовательно, и разную плотность.

Вес кубика из:

камня –264гр.,
пенопласта - 3 гр.,
металла - 1020 гр.,
дерева – 70 гр.

Отсюда сделали вывод, что из кубиков самый плотный материал – это металл, затем камень, дерево и пенопласт.

Опыт 3

Опыт 4

Опустим в воду плоский лист металла – он сразу же тонет, а любая посудина с бортами остается на плаву - в ней образуется запас плавучести. Туда даже можно положить груз.

2. Выталкивающая сила

Это хорошо видно из следующего опыта.

Опыта 5

Мячик с воздухом внутри, погруженный в воду, с силой вылетает из нее вверх.

1-Силы поддержания; 2-Давление воды на борт судна

Отчего же зависит действие выталкивающей силы?

Первое – это от объема корабля и второе - от плотности воды, в которой корабль плавает. Эта сила тем больше, чем больше объем погруженного тела. Проверим это опытом.

Опыт 6

Второе - выталкивающая сила меняется с увеличением плотности воды. Плотность воды можно увеличить, если ее сильно-сильно посолить.

Докажем это следующим опытом.