Чаму плаваюць караблі? Тлумачыць закон Архімеда

Існуе легенда аб тым, як Архімед адкрыў свой закон. Ён служыў у Сіракузскі цара Герона II у якасці дарадцы па агульных пытаннях. Таго вырабілі карону з золата, узятага з казны. Які адрозніваўся вялікай падазронасцю цар даў заданне Архімеда даведацца, ці не скраў Ці майстар частку золата і ня дадаў Ці замест яго ў сплаў менш высакародныя металы. Для вырашэння задачы дазволена ўзважваць карону, вымяраць яе, але ні ў якім разе не псаваць прыгажосць.

Пошук і вырашэнне праблемы

Задача, пастаўленая Геранім II, здавалася невырашальнай. Архімед выдаткаваў плойму часу, каб вымераць асобныя элементы кароны, але ўвесь час збіваўся з рахунку. Змучаны вымярэннямі і разлікамі ён адправіўся ў лазню, а ў тыя часы ў Сіракузах адбудавалі якраз такую, у якой меліся ванны, каб прымаць водныя працэдуры. У адну з такіх ваннаў пагрузіў сваё тленнае цела і Архімед. Яго здзівіла тая акалічнасць, што пры апусканні частка вады стала выцякаць па-над краёў. Ён зноў даліў ваду да верхняга ўзроўню і павольна, стараючыся не расплюхаць яе, пачаў новае пагружэнне. Вада прымала яго, але частка выцяснялася і пралівалася за межы. З гучным крыкам: «Эўрыка!» - Архімед выскачыў вонкі. Ён бег па вуліцы, забыўшыся накінуць на сябе што-небудзь з адзення. Народ прывык да дзівацтваў вялікага вынаходніка, таму ўсіх бянтэжыў толькі крык, а не від Архімеда. Выкарыстоўваючы мерную ёмістасць, даследчык лёгка вылічыў аб'ём кароны, а ведаючы шчыльнасць золата і вага, вызначыў колькасць металу, ўтоеных ювелірам. Хуткі суд вырашыў справу на карысць Архімеда, залатых спраў майстра пакаралі смерцю ў навучанне астатнім.

Досведы з якія плаваюць мадэлямі караблёў

Адкрыццё выцясняецца аб'ёму яшчэ не прывяло да з'яўлення тэорыі плавання тэл. Закон Архімеда быў выразна сфармуляваны толькі пасля шэрагу досведаў, у выніку якіх было ўстаноўлена правіла для ўсіх прадметаў, пагружаных у ваду. Напрыклад, камяні не падымаліся на паверхню, а сухія дзеравякі плавалі. Былі пабудаваны невялікія мадэлі судоў, якія змяшчаліся ў ванну. На палубы мадэляў грузілі розныя прадметы. Назірання вяліся пастаянна. У выніку было ўстаноўлена, што пры загрузцы маленькага карабліка можна дабіцца таго, каб ён заставаўся на плаву. Закон Архімеда тлумачыў і перагруз карабля. Ён выцясняе больш вадкасці, якая і ўтрымлівае яго.

Закон Архімеда. Досведы з рэальнымі караблямі

Дапытлівы вынаходнік ад мадэляў перайшоў да рэальных судам, якія будаваліся на невялікі верфі ў Сіракузах. У тыя часы ўжо з'явіліся невялікія парусныя суда, у іх для павышэння ўстойлівасці закладвалі баласт. Часам яго змяшчалі столькі, што карабель пачынаў тануць. Метадам спроб і памылак будаўнікі караблёў для кожнага новага судна падбіралі аптымальныя параметры. Тут дапамогу таленавітага вынаходніка апынулася даволі актуальнай, суднабудаўнікі быў выкладзены закон Архімеда, плаванне тэл зараз ператварылася з практыкі ў навуку. Ёсць звесткі, што Архімедам быў прапанаваны шэраг цікавых канструкцый для баявых караблёў, каб тапіць ворага пры франтальных і бакавых ударах. Асаблівая ўвага надавалася гандлёвым галераў. Гэтыя суда здзяйснялі працяглыя плавання па Міжземным моры. Ім даводзілася перавозіць вялікія аб'ёмы тавараў, таму правільнае размяшчэнне грузу спрыяла лепшым выкарыстанні прасторы. Тут дапамаглі разлікі і выкладкі вынаходніка, у якіх выкарыстаны закон Архімеда. Гідраўліка дынамічнага руху гружанага судна цяпер грунтавалася на дакладных разліках.

Іншыя прыкладання Закона Архімеда

Паветраплаванне, якое ўзнікла на рубяжы XVIII-XIX стагоддзяў, аказваецца, падпарадкоўваецца спекуляцый чалавека, які жыў з 287 па 212 год да н. э. Закон Архімеда для монгольфьеров, паветраных шароў і аэрастатаў з'яўляецца асноўным, тлумачальным магчымасць чалавека падняцца ў паветра за кошт ведаў. Разлічваючы пад'ёмную сілу для паветраных судоў, аэранаўтаў (так называюць аматараў палётаць на такіх прыладах) вызначаюць аб'ём сваіх лятальных апаратаў. У цяперашні час свята аэранаўтыкі перыядычна праводзяцца ў розных гарадах Расіі і за яе межамі. Палёт монгольфьеров выклікае захапленне ў гледачоў, яшчэ большую гаму адчуванняў атрымліваюць самі ўдзельнікі палёту.