Номер 3, страница 440 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Электродинамика. Глава 10. Электростатика. Задания по проектной и исследовательской деятельности. Задания к главе 5 «Статика» - номер 3, страница 440.

Условие.

3. Через систему поиска сайта http://gotourl.ru/7148 найдите материалы по теме «Плавучесть». Проведите исследование, результатом которого должно стать изучение различных характеристик судна, описывающих его поведение на воде.

Решение.

Решение

Результатом исследования, проведенного на основе материалов по теме «Плавучесть», является изучение мореходных качеств судна — совокупности характеристик, определяющих его способность безопасно и эффективно выполнять свои функции в условиях плавания. Ключевыми характеристиками, описывающими поведение судна на воде, являются плавучесть, остойчивость, непотопляемость, ходкость и управляемость.

Плавучесть

Плавучесть — это способность судна плавать в воде, находясь в равновесии, при определённой осадке и неся на себе установленный груз. Это основное мореходное качество любого судна. Плавучесть основывается на законе Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила ($F_A$), равная весу вытесненной им жидкости. Эта сила определяется формулой:

$F_A = \rho \cdot g \cdot V$

где $\rho$ — плотность жидкости, $g$ — ускорение свободного падения, а $V$ — объём погружённой части тела. Судно плавает, когда его вес $P$ уравновешен выталкивающей силой: $P = F_A$. Величина, равная весу вытесненной судном воды, называется водоизмещением. Запас плавучести — это объём водонепроницаемой части корпуса судна над ватерлинией (линией соприкосновения поверхности воды с корпусом), который обеспечивает безопасность при волнении или частичном затоплении.

Ответ: Плавучесть — это фундаментальная способность судна держаться на поверхности воды, которая обеспечивается равенством силы тяжести судна и архимедовой выталкивающей силы, действующей на его подводную часть.

Остойчивость

Остойчивость — это способность судна противостоять внешним силам (например, ветру, волнам), вызывающим его крен (боковой наклон) или дифферент (продольный наклон), и возвращаться в исходное положение равновесия после прекращения их действия. Остойчивость зависит от взаимного расположения центра тяжести судна (ЦТ, точка приложения силы тяжести) и центра величины (ЦВ, центр тяжести подводного объёма). При крене судна ЦВ смещается, и возникает восстанавливающий момент, который стремится вернуть судно в прямое положение. Мерой остойчивости является метацентрическая высота ($h$) — расстояние по вертикали между центром тяжести и метацентром (точкой пересечения линии действия выталкивающей силы при крене с исходной вертикалью). Судно остойчиво, если метацентр находится выше центра тяжести ($h > 0$).

Ответ: Остойчивость — ключевая характеристика безопасности, определяющая способность судна возвращаться в положение равновесия после наклона под действием внешних сил.

Непотопляемость

Непотопляемость — это способность судна сохранять плавучесть и остойчивость при затоплении одного или нескольких его отсеков в результате повреждения корпуса. Это свойство обеспечивается разделением внутреннего пространства корпуса на водонепроницаемые отсеки (компартменты) с помощью герметичных переборок. Если один или несколько отсеков оказываются затопленными, остальные отсеки и имеющийся запас плавучести не позволяют судну затонуть. Требования к непотопляемости регламентируются международными морскими конвенциями.

Ответ: Непотопляемость — это способность судна оставаться на плаву при повреждении корпуса, достигаемая за счет разделения его на водонепроницаемые отсеки.

Ходкость

Ходкость — это способность судна двигаться с заданной скоростью при минимально возможной затрате мощности его силовой установки. Это качество зависит от сопротивления воды движению судна, которое складывается из сопротивления трения, волнового и вихревого сопротивления. Для достижения хорошей ходкости корпусу судна придают обтекаемую форму, а его поверхность делают максимально гладкой. Ходкость является важной эксплуатационной и экономической характеристикой судна.

Ответ: Ходкость — это характеристика эффективности движения судна, определяемая его способностью развивать нужную скорость при наименьшем сопротивлении воды.

Управляемость

Управляемость — это совокупность свойств судна, позволяющих ему сохранять заданное направление движения или изменять его под действием руля и движителей. Управляемость включает в себя два основных аспекта: устойчивость на курсе (способность двигаться прямолинейно без частых отклонений) и поворотливость (способность быстро и на малом пространстве изменять курс). Хорошая управляемость обеспечивает безопасность маневрирования, особенно в узких проходах, портах и при расхождении с другими судами.

Ответ: Управляемость — это способность судна подчиняться действию руля и движителей для поддержания или изменения курса, что критически важно для безопасности навигации.