Почему корабли плавают в воде?

Представим себе корабль в виде гигантской впадины, обнимающей воду. Погружаясь, он вытесняет определенное количество жидкости, создавая вокруг себя полость. Вода в ответ оказывает на лодку восходящую силу, толкая ее вверх, которая называется гидростатической тягой и в точности равна весу вытесненной воды.

Если вес лодки меньше веса воды, которую она вытесняет, выталкивающая сила превышает ее, заставляя лодку всплывать. С другой стороны, если вес корабля больше, сила тяжести преодолевает его, и он погружается на глубину.

Принцип плавучесть был обнаружен Архимед и с древних времен был основой конструкции кораблей. Судостроители создали лодки, оптимизирующие движение воды.

В некотором смысле образ плавучего корабля — это больше, чем просто физическое явление. Это символ человеческого творчества, это конструкция нашей способности понимать законы природы и использовать их себе во благо.

История изобретательности и творчества

Метаистория, объясняющая, как Архимед разработал принцип плавучести, поистине экстраординарна и продолжает удивлять нас сегодня. Рассказывают, что греческий мудрец жил в древних Сиракузах и однажды царь Гиерон II вызвал его с поистине насущной проблемой.

Государь заподозрил, что ювелир, спроектировавший для него золотую корону, использовал при ее создании серебро без его ведома. Гиерон хотел, чтобы Архимед определил, чиста ли корона или содержит менее ценные металлы, но, конечно, без необходимости ее разрушения.

Архимед, заинтригованный этой задачей, глубоко задумался. Рассказывают, что, прогуливаясь по дворцовым садам, он наблюдал, как ветка дерева при погружении погружалась в воду, вытесняя количество жидкости, равное ее объему. Именно тогда искра вдохновения озарила его разум.

Ключ к решению проблемы короля был именно здесь, в плавучести. Если бы корона была чистой, она вытеснила бы количество воды, эквивалентное ее объему в золоте. С другой стороны, если бы оно содержало серебро, оно вытеснило бы меньше воды, поскольку серебро менее плотно, чем золото.

Чтобы проверить свою теорию, Архимед наполнил ванну до краев водой и поставил ее на весы. Затем он взял две одинаковые емкости, одну до краев наполненную водой, а другую пустую. Он окунул корону в контейнер, наполненный водой, и собрал вытесненную воду в пустой контейнер.

Он тщательно измерил вес воды, вытесненной короной. Затем он взвесил корону и золотой эквивалент объема вытесненной воды. Если веса совпадали, корона была чистой. Если бы вес короны был меньше веса золота, разница указывала бы на количество использованного серебра.

Архимед принес свои результаты царю Гиерону. Затаив дыхание, царь наблюдал, как Архимед сравнивал гири. Напряжение было ощутимым. Наконец Архимед объявил: «Корона не чиста! При его производстве использовалось серебро.