נראה מדהים שספינות ענק של אוקיינוס ממשיכות לצוף ואינן שוקעות. אם תיקח פיסת מתכת מוצקה ותשים אותה במים, היא תשקע מיד. אבל ספינות מודרניות עשויות גם ממתכת. איך תוכלו להסביר את הציפה הטובה שלהם? העובדה שגוף המתכת של הספינה מסוגל להישאר על פני המים מוסבר בחוקי הפיזיקה.
מדוע הספינה לא שוקעת
היכולת להישאר על פני המים אופיינית לא רק לספינות, אלא גם לחיות מסוימות. קח לפחות פס מים. חרק זה ממשפחת המפטרה מרגיש בטוח על פני המים, נע לאורכו בתנועות הזזה. ציפה זו מושגת בשל העובדה שקצות כפות רגליו של מחוון המים מכוסים בשערות קשות שאינן נרטבות במים.
מדענים וממציאים מקווים כי בעתיד בני האדם יצליחו ליצור רכב שנע על מים על פי העיקרון של פס מים.
אך עקרונות הביוניקה אינם חלים על ספינות מסורתיות. כל ילד שמכיר את יסודות הפיזיקה יכול להסביר את הציפה של ספינה העשויה מחלקי מתכת. כפי שאומר חוק ארכימדס, כוח צף מתחיל לפעול על גוף שטבול בנוזל. ערכו שווה למשקל המים שנעקרו על ידי הגוף במהלך הטבילה. הגוף אינו יכול לטבוע אם כוחו של ארכימדס גדול או שווה למשקל הגוף. מסיבה זו, הספינה נותרת צפה.
ככל שנפח הגוף גדול יותר, כך הוא עוקר יותר מים. כדור ברזל שנשמט למים יטבע מיד. אבל אם אתה מגלגל אותו למצב של סדין דק ועושה ממנו כדור חלול בפנים, אז מבנה נפחי כזה יישאר על המים, רק מעט שקוע בתוכו.
כלי עור מתכת בנויים בצורה כזו שבזמן הצוללה, הגופה מעקירה כמות גדולה מאוד של מים. בתוך גוף הספינה ישנם אזורים ריקים רבים מלאים באוויר. לכן, הצפיפות הממוצעת של הכלי מתגלה כפחותה מצפיפות הנוזל.
כיצד לשמור על ציפה של הסירה?
ספינה מוחזקת מעל המים כל עוד עורה שלם ולא נפגע. אך גורל הספינה יהיה בסכנה, אם היא תגיע לחור. מים מתחילים לזרום דרך החור בעור שבתוך הכלי, וממלאים את חלליו הפנימיים. ואז ייתכן שהספינה תשקע.
כדי לשמר את הציפה של כלי השיט עם קבלת חור, החלל הפנימי שלו חולק על ידי מחיצות. ואז חור קטן באחד התאים לא איים על השרידות הכללית של הספינה. מים הוזרמו מהתא שהוצף בעזרת משאבות והם ניסו לסגור את החור.
גרוע מכך אם כמה תאים ניזוקו בבת אחת. במקרה זה, הספינה עלולה לטבוע בגלל אובדן איזון.
בראשית המאה ה -20 הציע פרופסור קרילוב בכוונה להציף את התאים שנמצאים בחלק האוניה שממול לחללים שהוצפו. במקביל, הספינה נחתה מעט במים, אך נותרה במצב אופקי ולא יכלה לשקוע כתוצאה מההתהפכות.
הצעתו של המהנדס הימי הייתה כה חריגה עד שהתעלמה ממנה זמן רב. רק לאחר תבוסת השייט הרוסי במלחמה עם יפן אומץ הרעיון שלו.
