If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Условия за плаване

Нека разберем защо плаването зависи от плътността. Създадено от Махеш Шеной.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.

Видео транскрипция

Как решаваш дали нещо ще плава, или ще потъне във вода или в каквато и да е течност? Като помисля, това е много просто. Ако нещо е много леко, то ще плава. И ако нещо е много тежко, то ще потъне. Но това е погрешно, понеже знаем, например, че корабите, които са много тежки, направени от метал, могат да плават върху водата. Но нещо като пирон, което може да е направено от същия метал и е много леко в сравнение с кораба, лесно може да потъне. Така че не теглото е това, което определя дали нещо ще плава, или ще потъне. А какво тогава? Оказва се, че е плътността. В това видео логично ще открием защо не зависи от теглото, а зависи от плътността. Да си представим, че взимаме златна верижка и я поставяме във вода. Искам да знам дали ще плава, или ще потъне. Как правя това? Тъй като е злато във вода, може вече да знаеш какво ще се случи, но да кажем, че не знаем. Как ще го открием? Първо трябва да помисля за силите, които действат върху нея. Ако знам, че това бива бутано нагоре, тогава ще опита да плава. Ако бива бутано надолу, тогава ще потъне. Нека помислим за силите, които действат върху златната верижка. Законът за силата, който може би ти е познат – тук действа силата на собственото ѝ тегло. Поради гравитацията тя има собствено тегло, което я бута надолу. Има ли друга сила, която действа върху нея? Да. Има сила на плаване. Водата я бута нагоре. Виждали сме преди, че когато поставиш каквото и да е тяло в течност или газ, във флуид, те имат естествена тенденция да бутат тези неща нагоре. Наричаме това "сила на плаване" и човек на име Архимед ни казва, че силата на плаване, която действа върху това тяло, е равна на теглото на флуида, който отмества. По същество, преди тази златна верижка да дойде тук, това пространство е било заемано от тази вода. Когато тази златна верижка дойде тук, водата трябва да се отмести, оставяйки място за тази златна верижка. Водата, която се отмества, наричаме изместена вода. Тя отива нагоре и височината на водата ще се увеличи, но просто я премахвам тук, за да можем да видим тази изместена вода. Окей? Архимед ни казва, че силата на плаваемост е равна на теглото на тази преместена вода. Можем да мислим за това като за теглото на тази "верига" вода. Колкото тежи това, толкова ще е силата на плаваемост. Ако искаш да разбереш по-добре защо това е вярно и така нататък, говорихме много за принципа на Архимед и плаваемостта в предишни видеа, така че е чудесна идея да се върнеш и да ги гледаш. Както и да е. Сега можем да видим, че всичко се свежда до откриването на кое от тези двете е по-тежко, понеже, представи си, ако това беше по-тежко, ако веригата вода беше по-тежка от това, тогава тази сила би била по-голяма и като резултат златната верижка ще плава. От друга страна, ако самата верижка беше по-тежка от веригата вода, тогава златната верига ще потъне. Виждаш това сега. Става въпрос да се определи кое е по-тежко. Ако това е по-тежко, имаме плаване. Ако това е по-тежко, имаме потъване. Кое мислиш, че е по-тежко? Верига вода или златна верижка? Може би знаеш отговора, но да приемем, че не го знаем. Да кажем, че нямаме представа. Как откривам това? Един начин да направим това е като разберем плътността на златото и водата. Какво е плътност? Плътността е число, което ни казва колко тежи нещо на единица обем. Ето, да вземем един пример и това ще е по-логично. Ако потърся плътността на златото, ще получа нещо такова. Символът означава плътност. Това ще ни каже, че плътността на златото е 19 грама на кубичен сантиметър. Какво означава това? Това означава, че ако взема един кубичен сантиметър злато, представи си малко квадратче от един кубичен сантиметър, направено изцяло от злато. Това ще тежи 19 грама. Това означава 19 грама на кубичен сантиметър. Не е нужно да е квадратче. Може да е всякаква форма, каквато искаш. Стига да вземеш един кубичен сантиметър парче от това злато, то винаги ще тежи 19 грама. Това ни казва това число. Нека се отърва от това. Сега знам, че всеки кубичен сантиметър от тази златна верижка тежи 19 грама. Добре. Ами водата? Мога да потърся плътността на водата. Оказва се, че тя е един грам на кубичен сантиметър. Ух. Това означава, че всеки кубичен сантиметър вода тежи един грам. Всеки кубичен сантиметър от това злато тежи 19 грама. Можеш ли да ми кажеш кое е по-тежко? Със сигурност можеш. Златото е. Понеже златото е по-тежко, теглото му ще е по-голямо. Затова златната верижка ще потъне. Добре, да вземем друг пример. Представи си, че взема голяма дървена кутия и това е куха кутия... Да си представим, че това е плътно дърво, без кухини. Това ще е солидна, много тежка кутия дърво. Сега, отново, искам да открия дали ще плава, или ще потъне. Какво да направя? Ще направим същото нещо. Ще определим силите. Знаем, че бива бутана надолу от собственото си тегло. Този път това тяло е много по-тежко от златната верижка, понеже взимам голяма дървена кутия. Според принципа на Архимед тя ще измести същия обем вода. Това е същата форма, кутия вода, и ще бъде избутана нагоре от сила на плаване, което е същото като теглото на тази вода. Отново, за да открием дали това ще плава, или ще потъне, трябва да знам кое от тези двете тежи повече. Вече знам, че водата, за всеки кубичен сантиметър, тежи един грам. Сега искам да знам за дървото. Колко тежи един кубичен сантиметър дърво? Отново, мога да потърся плътността на дървото и се оказва, че плътността на дървото е 0,7 грама на кубичен сантиметър. Ух. Всеки кубичен сантиметър от тази кутия тежи 0,7 грама, всеки кубичен сантиметър от тази кутия, която има същите размер и форма като това, но всеки сантиметър отгоре тежи един грам. Кое тежи повече? Можеш ли да спреш видеото и да помислиш за това? Със сигурност можеш да го откриеш. Очевидно водата този път тежи повече. Кутията вода тежи повече, а поради това силата на плаване... теглото на изместената вода е по-голямо от теглото на кутията. Затова дървената кутия ще плава. Точно пред очите си виждаме, че теглото не решава дали нещо ще плава, или ще потъне. Имаме изключително тежко тяло, което плава, и изключително леко тяло, което потъва. Какво се случва? Понеже виждаме, че нещо, което е изключително тежко, може да измести още по-тежко количество вода, поради което плава, а нещо, което е леко, измества още по-леко количество вода, поради което потъва. Тайната на плаването е, че телата трябва да изместят по-тежко от тях количество вода. Кога ще се случи това? Това може да се случи, само ако на кубичен сантиметър тялото ти е по-леко от водата. Иначе ще потъне. Тайната на плаването е, че на кубичен сантиметър телата трябва да са по-леки от водата. С други думи, плътността на тялото трябва да е по-малка от плътността на водата. Тогава то ще плава. Окей? С водата, ако искаш да откриеш дали нещо ще плава, или не, изчисли плътността му и провери дали е по-леко от водата. Като цяло, условието за плаване е, че плътността на тялото трябва да е по-малка от плътността на флуида. Не е само за вода. Важи за всяка течност или газ. Между другото, как изчисляваме плътността? Плътността обикновено се изчислява като масата, делена на обема. Масата, разделена на обема – това е плътността на тялото, и стига да е по-малка от плътността на флуида, тялото ще плава. Разбира се, ако искаш да видиш по-добре откъде идва това, говорихме много за това в предишни видеа. Чудесно ще е да се върнеш и да изгледаш видеата за плътността. Сега можем да отговорим на първоначалния въпрос. Защо ако поставя гаечен ключ, той ще потъне във водата? Гаечните ключове най-често са направени от стомана, а стоманата има плътност приблизително осем грама на кубичен сантиметър. Което е много повече от водата. Затова, когато го поставиш във вода, той ще потъне – има по-голяма плътност от водата. А какво се случва с кораба? Кораб, който е направен от същия материал. Защо не потъва? Той трябва да е по-тежък от водата на кубичен сантиметър, нали? Обаче не е, понеже един кораб не е направен само от метал, не е направен изцяло от стомана. За разлика от гаечния ключ, корабът има много свободно пространство в себе си, поради което масата на метала се разпределя на много по-голям обем. Помисли за това. Взимам този метал и поставям много свободно пространство в него. Увеличавам обема му. Плътността започва да намалява. Това е тайната при корабите. Те имат огромен обем. Ако вземеш масата на целия кораб и разделиш на обема ще откриеш, че общата плътност е по-малка от тази на водата. Това е тайната. Добре. Корабите имат плътност по-малка от тази на водата и затова, когато ги поставиш във вода, те плават. Накратко. Какво научихме? Видяхме, че ако едно тяло трябва да плава във вода или каквато и да е течност, то трябва да може да измести количество течност, което е по-тежко от самото тяло. И че това може да се случи само тогава, когато на кубичен сантиметър тялото е по-леко от течността. Поради тази причина, за да плава, тялото трябва да има по-малка плътност в сравнение с флуида. От друга страна, ако тялото има по-голяма плътност от флуида, като злато във вода, то няма да може да измести количество вода, равно на теглото му, и ще потъне. Какво ще се случи, ако тялото има същата плътност като тази на водата? Със сигурност можеш да установиш това самостоятелно.