Течности

Кораб е потопен на определена дълбочина, ние ще се опитаме да го пуснем на повърхността, инжектирайки въздух, за да измести водата, която съдържа. Корабът започва да се изкачва, когато тягата е равна на теглото. Обемът и масата на въздуха при атмосферно налягане, които трябва да доставим, задвижвани от компресор, ще бъдат изчислени. Също така ще изчислим разстоянието, което лодката изминава от дъното, докато не се носи на повърхността на водата.

Физически основи

Нека разгледаме лодка, която има формата на правоъгълна кутия (паралепипед) с височина 10 m и сечение 280 m 2 .

  • Потъналият кораб

повърхността

Лодката започва да плава, когато теглото на лодката е равно на тягата. Тягата е теглото на обема на изхвърлената вода

Където r е плътността на морската вода (ще вземем 1000 kg/m 3), въпреки че е малко по-висока от тази на прясната вода, С - основната площ на кораба, и х височината на въздуха в лодката, в жълто на фигурата.

Пример: за кораб с 863 Tm, стойността на х това е приблизително 3,08 m. Което съответства на въздушен обем от 862 m 3 (площта на основата на кораба е 280 m 2)

Налягането на въздуха ще бъде

Където Y. е дълбочината и з височината на кораба (10 м). За дълбочина y = 26 m налягането е равно стр= 287000 Pa. И обемът на въздуха, който сме изчислили, е V = 862 m 3

Въздухът, който се подава от компресора, е приблизително равен на този, който сгъстеният въздух би заел в лодката при атмосферно налягане (p0 = 10 5 Pa) при същата температура.

Получава се въздушен обем V0 = 2475 m 3. Времето, необходимо на компресора да изпомпа този обем, зависи от дебита. Ако дебитът е 1000 m 3/min, това отнема 2,5 min.

Също така можем да изчислим масата на въздуха, съдържащ се в този обем при стайна температура (300 ° K)

където М е молекулното тегло на въздуха 28,9 g/mol. Получавате 2867 кг, което е малка маса в сравнение с тази на кораба 863 Tm = 863000 кг.

  • Издигане на повърхността

Когато тягата е равна на теглото, корабът започва своето изкачване. С увеличаване на налягането на въздуха и увеличаване на обема му тягата става по-голяма от теглото. Може да се случи така, че обемът на въздуха да стане по-голям от този на кораба, тогава корабът губи въздух. Тягата ще вземе максималната си стойност и ще остане постоянна, докато корабът започне да излиза от морската повърхност.

Подробностите за движението, ускорението и скоростта на кораба при изкачване не представляват интерес в това обяснение.

  • Плаващ на повърхността на морето

Лодката спира при достигане на повърхността, когато теглото се връща, за да изравни тягата. По това време разликата между нивото на водата вътре и извън лодката ще бъде z= 3,08 м намерени по-рано. Налягането на въздуха ще бъде

стр= 130184 Pa. При това налягане обемът V заети от въздух (изотермична трансформация) ще бъде

287000 862 = 130184V

Резултатът е V= 1900 m 3. Което съответства на височина на въздуха в кораба от 6,8 м (площта на основата на кораба е 280 м 2).

Водоизместването на кораба ще бъде разстоянието между долния му край и дъното, т.е.,

26 m е дълбочината, а 10 m е височината на кораба. Резултатът е почти 20 м, както виждаме на фигурата.

Дейности

  • Теглото на кораба (в тонове), действащо върху озаглавената лента за превъртане Тегло на кораба.
  • Дълбочината, до която е потопен корабът, въздействайки върху лентата за превъртане, озаглавена Дълбочина.
  • Скоростта на въздушния поток, подаван от компресора, измерена в кубични метри въздух (при атмосферно налягане) в минута, в контрола за редактиране, озаглавена Компресор за въздух.

Натиснете бутона със заглавие Започва,

Компресорът, който доставя въздуха, който измества лодката с вода, се стартира. Тягата се увеличава, докато стане равна на теглото, по това време корабът започва да се движи нагоре към морската повърхност.

Ако теглото или дълбочината са прекомерни, може да се случи лодката да измести цялата вода, но тягата е недостатъчна, за да съответства на теглото, въздухът излиза и лодката е невъзможна за плаване.

Когато лодката се издига, налягането намалява и обемът се увеличава. Може да се случи така, че обемът на въздуха да стане по-голям от обема на кораба, въздухът да излезе и тягата да стане постоянна.

На читателя се препоръчва да изпита всички тези ситуации, да извърши някои изчисления на ръка и да ги сравни с тези, предоставени от интерактивната програма.