Почему металлические корабли не тонут? Объясняет физика

Многие задавались вопросом: как огромный железный корабль держится на воде? Ответ кроется в одном из самых известных законов физики — принципе Архимеда. Тот же принцип действует и для грузовых судов, и для подводных лодок.

Вопрос о том, как исполинский металлический корабль плывёт по воде и не идёт ко дну, занимает умы людей на протяжении столетий. Интуитивно кажется, что тяжёлое железо должно тонуть — и тем не менее по морям курсируют грузовые гиганты весом в сотни тысяч тонн.

Принцип Архимеда в действии

Ответ кроется в принципе Архимеда: жидкость выталкивает тело с силой, равной весу вытесненной этим телом жидкости. Иными словами, корабль не утонет до тех пор, пока вытесняет воду, чей вес больше веса самого судна. Поэтому материал — железо, сталь или алюминий — на самом деле не главный фактор; куда важнее форма и объём предмета.

Поскольку большой корабль полый внутри и содержит огромное количество воздуха, его средняя плотность меньше плотности воды. Небольшой же кусок цельного железа сразу идёт ко дну, так как ему не хватает объёма для вытеснения достаточного количества воды.

Подводные лодки — те же законы, иное применение

Те же законы физики объясняют принцип работы подводных лодок. Подводная лодка оснащена балластными цистернами: их заполняют водой для погружения и продувают сжатым воздухом для всплытия. Таким образом подводная лодка может изменять свою среднюю плотность относительно плотности воды — увеличивать её для погружения и уменьшать для всплытия.

Применение этих принципов не ограничивается судоходством. Та же логика действует в воздушных шарах и дирижаблях, где газ легче окружающего воздуха. Законы физики универсальны, и человечество умело использует их как на море, так и в небе.