XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему корабли плавают и не тонут?
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Цель работы: Провести исследования и ответить на вопрос: «Почему корабли плавают и не тонут?»
Гипотезы:
- Корабли плавают благодаря специальным устройствам.
- Корабли плавают благодаря парусам.
- Корабли плавают, потому что они легче воды.
- Корабли плавают благодаря большой площади опоры.
Задачи:
-
Провести опрос среди одноклассников.
-
Найти информацию о первых средствах передвижения по воде. Изучить историю возникновения и развития кораблестроения.
-
Изучить строение корабля и принцип его работы.
-
Провести опыты и доказать поставленные мною гипотезы.
-
Сделать выводы.
Введение.
Один из моих любимых фильмов моих родителей - это «Титаник». В «Титанике» речь идет об ужасной катастрофе. Она случилась 12 апреля 1912 года в Атлантическом океане. Корабль наткнулся на айсберг и утонул. В ледяной воде погибли более 1500 человек. Когда мне родители рассказали про этот фильм, у меня появилось очень много вопросов:
-
Как такие огромные корабли могут плыть и не тонуть? Или наоборот, утонуть, как «Титаник». Ведь корабли сделаны из железа, и поэтому они очень тяжёлые.
-
Как строят корабли?
-
За счет чего они держатся на воде?
Чтобы найти ответ на этот вопрос, мы вместе с родителями стали искать информацию в интернете. Так же я решила узнать в школе у ребят ответ на мой вопрос: «Почему корабль плавает и не тонет?» Ответы оказались очень разными. Не все ребята точно могут сказать, почему же корабль не тонет. Ребята считают, что воздух внутри корабля держит его на плаву.
Таким образом, моя цель исследования - ответить на вопрос: «Почему корабли плавают и не тонут?»
Часть 1. Теоретическая.
-
История возникновения и развития кораблестроения.
Много тысяч лет назад самым первым судном, на котором человек поплыл по воде, был плот (Приложение 1). Это связанные между собой брёвна. С помощью плота люди могли переплывать широкие реки и передвигаться с одного берега на другой. Но плот был не управляемый. Если дул ветер, то его уносило. Тогда человек придумал первую лодку, которая управлялась длинной доской веслом (Приложение 2). При помощи камня люди выдалбливали в дереве углубление и заостряли концы. Так у них получалась лодка. Называли её чёлн.
А эскимосы и чукчи натягивали звериные шкуры на каркас из веток. Такая лодка называлась каяк. Так как лодки каяк и чёлн были очень маленькие и в них вмещалось только 1-2 человека, люди решили сделать лодку побольше. Они взяли много досок и скрепили между собой. Придумали также парус, который помогал тянуть судно вперед. Такая большая лодка называлась ладья. На ладье уже можно было плавать не только по рекам, но и в открытом море, а также увезти несколько десятков воинов. Затем суда стали строить ещё больше. На них уже отправлялись очень далеко на много месяцев. Такие громадные лодки стали называть кораблями. Корабли вмещали в себя уже сотни человек. Морские корабли были разными и назывались все по-разному: каравеллы, фрегаты, шхуны, бригантины (Приложение 3). У них уже было много парусов, которые располагались один над другим на высоких мачтах. Ветер хороший помощник для передвижения по морям-океанам, но для этого требовалось много матросов. Тогда люди придумали паровую машину, которая без парусов двигала корабль по воде. Кочегары кидали уголь в топку, вода закипала в специальных котлах, превращалась в пар, и под его давлением начинали крутиться огромные колеса-лопасти. Так корабль двигался вперед. Судно так и стало называться пароход (Приложение 4). В наше время пароходов уже нет. Их заменили теплоходы, электроходы и атомоходы. Вместо колес-лопастей у него гребной винт, который на много быстрее двигает судно. Современные суда строятся на судостроительных заводах и предназначены для разных целей. Есть мощные военные крейсеры (Приложение 5). У них толстая и крепкая броня. Они ходят по морским границам нашей страны и охраняют территорию от контрабандистов, браконьеров и других нарушителей. Есть громадные ледоколы. Они прокладывают путь другим кораблям своим тяжелым носом, ломая лёд, словно стекло. Есть корабли-пожарные, которые, если загорится нефть на море, тут же приплывут и потушат пожар. Есть корабли-рыболовы. Они ловят рыбу огромным сачком-тралом. Есть даже корабли - подъёмные краны, которые строят причалы и нефтяные вышки в море.
2. Строение корабля и принцип его работы.
У каждого корабля есть основные части:
-
корпус
-
нос
-
корма (Приложение 6)
Корпус корабля имеет продолговатую форму, напоминающий глубокую тарелку. Дно или днище - это нижняя часть корабля. Палуба - это пол на корабле. Она закрывает корабль, как крыша. Трюм - это нижнее помещение, которое находится между днищем и палубой. Используется для размещения груза, запасов, судовых механизмов. Надстройка - это закрытое сооружение, которое располагается от борта до борта на палубе корабля. Она защищает палубу от волн. У неё водонепроницаемые двери и люки. Нос - это передняя часть корпуса корабля. Корма – это задняя часть корпуса. Она делится на две части- подводную и надводную. Борт - это боковые части корабля. Правый борт по ходу движения моряки называют штирбортом, левый – бакбортом. Якорь - это железная конструкция. Его опускают в воду, когда необходимо удерживать корабль на месте. Гребной винт - это движитель корабля.
Руль - это пластина, которая поворачивается вокруг. Находится в кормовой части корабля. Служит для поворота корабля в разные стороны.
Ватерлиния – это специальная линия на корпусе корабля. Это контрольная линия, до которой можно загружать судно. Если она видна над поверхностью воды, то беспокоится не стоит. А если линия скрылась под водой, то корабль может затонуть (Приложение 7). Изучив информацию про корабли, мне по-прежнему осталось не понятно: «Почему под водой мы поднимаем камень очень легко, а воздухе – с трудом? Когда я плаваю в бассейне или море, мое тело выталкивает на поверхность какая-то сила. Как можно объяснить это явление? Как же такие большие корабли, которые сделаны из металла и перевозят ещё и грузы, плавают и не тонут?»
3. Каким был корабль «Титаник»?
На самом деле корабль был огромный. Его длина была около 270 метров, а высота около 30 метров. Если посмотреть на фотографии, то можно увидеть: палубы. Всего на корабле их было восемь. На верхних палубах жили богатые и знаменитые люди, на нижних - бедные. На верхних палубах располагались шикарные комнаты с дорогой мебелью для пассажиров и экипажа, рестораны, бассейн с тёплой водой, тренажерный зал, баня и длинные палубы для прогулок. На нижних – маленькие комнаты для пассажиров, столовая и небольшая прогулочная палуба. На корабле их было три гребных винта. Трубы были очень большими, диаметром около 7 метров. Если одну из них представить, как тоннель, то через неё могли проехать три поезда вместе.
Часть 2. Практическая.
Я решила провести опыты и доказать гипотезы, поставленные мною и ответить на мой главный вопрос.
Опыты и эксперименты.
Опыт № 1 Влияет ли материал, из которого сделан корабль, на его плавучесть?
Для проведения опыта я взяла кусочки дерева, стекла, металла, пластмассы. Налила воду в миску. Начала опускать предметы в воду. Стекло и металл утонули. А дерево и пластмасса - нет. А ведь современные корабли сделаны из металла!
Вывод: плавучесть корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен. Следовательно, гипотеза 1 не верна.
Опыт № 2 Влияет ли форма корабля на его плавучесть?
Я взяла кусок пластилина. Опустила его в воду и увидела, что он утонул. Потом я сделала из пластилина кораблик. Также опустила его в воду и увидела, что он держится на воде и не тонет.
Вывод: корабль не тонет, потому что он имеет особую форму. Следовательно, гипотеза 2 верна.
Опыт № 3 Влияет ли воздух внутри корабля на его плавучесть?
Я взяла воздушный шарик и опустила его в воду. В него попала вода, и он начал тонуть. Потом я надула воздушный шарик. И также опустила его в воду. Надутый шарик не утонул, даже если я нажимала на него сверху рукой.
Вывод: корабль не тонет, потому что воздух внутри него держит его на плаву. Следовательно, гипотеза 3 верна.
Опыт № 4 На корабль действует какая-то сила, которая не дает ему утонуть.
Я очень люблю плавать в бассейне и море. я заметила, когда я ныряю и пытаюсь задержаться под водой, то ничего не получается, вода выталкивает меня наверх. Что это такое? Какая-то сила? Мне стало интересно, и я начала вместе с родителями искать информацию в книгах и интернете. Оказывается, когда-то давно учёный Архимед исследовал проблему плавучести тел. Он сформировал один из основных законов физики: «На тело, которое погружено в воду, действует выталкивающая сила, которая равна весу воды, вытесненной этим телом». Эта сила называется силой Архимеда. Если сила тяжести больше силы Архимеда, тело будет тонуть и опускаться на дно. Если сила тяжести меньше силы Архимеда или равна ей, то тело будет плавать и не тонуть. Значит, на корабль в воде действует сила Архимеда, которая позволяет ему держаться на плаву. Об этом я узнала из мультфильма Коля, Оля и Архимед.
Я взяла пластиковый стакан, опустила его в кастрюлю с водой. Взяла монетки 1 рубль и потихоньку начала класть их в стакан. Наблюдала, как плавает стакан с монетками, а из кастрюли начала выливаться вода. При добавлении 69 монетки, стакан утонул. Затем я взвесила стакан с монетами и стакан с водой, которая вылилась. И увидела, что вес стакана с монетами больше.
Поэтому на корабль вдоль корпуса наносится специальная линия-ватерлиния, про которую я уже рассказывала. Это отметка, до которой можно загружать корабль, чтобы он не утонул.
Вывод: корабль не будет тонуть, если его вес будет меньше или равен весу вытесняемой им жидкости. В этом случае на корабль будет действовать выталкивающая сила, это сила Архимеда. Следовательно, гипотеза 4 верна.
Заключение (выводы).
В моей исследовательской работе я нашла ответ на свой главный вопрос:
«Почему корабли плавают и не тонут?» Три моих гипотезы из четырёх подтвердились. Благодаря проведённым исследованиям, я выяснила:
-
Корабль не тонет, потому что он имеет особую форму и плавучесть корабля не зависит от материала, из которого он изготовлен.
-
Воздух внутри корабля держит его на плаву.
-
На корабль действует сила Архимеда. Корабль не будет тонуть, если его вес будет меньше или равен весу вытесняемой им жидкости.
-
Из энциклопедии и интернета при помощи родителей я узнала много о строении корабля, чем современные корабли отличаются от деревянных, какие из них прочнее, быстрее и зачем на бортах рисуют красную линию, а также об истории кораблестроения и законе Архимеда. Это было интересно и познавательно!
Список используемых источников
1. Феданова Ю, Скиба Т. «Корабли»- Ростов н/Д: Владис, 2017
2. Феданова Ю.В. «Самая большая энциклопедия»- Ростов н/Д: Владис, 2016
3. Феданова Ю, Скиба Т. «Российская энциклопедия для детей от 6 до
12 лет» - Ростов н/Д, 2017
4. Корабль — Википедия (wikipedia.org)
5. История кораблей (polnaja-jenciklopedija.ru)
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Приложение 5.
Приложение 6.
Строение корабля
Приложение 7.
Приложение 8.
Опыты.