Это простой вопрос, если вы знаете, что плавающие в воде предметы вытесняют равное им по весу количеству воды. В этом весь трюк. Наверное, большинство кандидатов на работу в корпорации Microsoft, получивших техническое образование, когда-то слышали об этом, хотя многие из них не вполне уверены, о чем именно шла речь (гммм.
Что же это было — вес или
объем воды, которые вытесняет предмет?). В конце концов для создания компьютерных программ это помнить необязательно.
Вот способ решения этой задачи, для использования которого практически не нужны математические и физические знания. Давайте начнем с самых основ. Каждый раз, когда вы выбрасываете что-то из лодки, она становится легче и поэтому всплывает. Правильно?
К несчастью, вопрос не об этом. Вас спрашивают, повысится или понизится уровень воды, а не всплывает ли лодка.
Обычно, если вы плаваете в достаточно большом водоеме, вы не обращаете внимания на уровень воды, если он достаточен, чтобы лодка не села на мель. Когда вы выбрасываете из лодки чемодан, то заметного на глаз изменения уровня воды не произойдет. Вопрос в том, изменится ли в принципе уровень воды и как.
Лодки ПВХ под мотор от 260 до 430. Что выбрать? Какой нужен размер лодки ПВХ под какой мотор ?
Единственный фактор, который может изменить уровень воды, это объем погруженных в нее объектов. Замысловатый термин, который придумали для этого ученые, —
«водоизмещение». Представьте себе игрушечный кораблик, плавающий в ванне. Погруженный в воду корпус кораблика занимает определенный объем, который соответственно не может занимать вода. Этот объем и называется водоизмещением кораблика. Это не полный объем кораблика, а только та его часть, которая находится ниже ватерлинии.
Уровень воды в ванне зависит от суммы водоизмещении всех игрушечных корабликов, резиновых уточек и других объектов, которые плавают в ванне или «утонули» в ней. Добавьте еще несколько корабликов, и количество вытесненной воды увеличится.
Вытесненная вода должна где-то находиться, поэтому уровень воды повысится. Если вы, наоборот, вынете из воды несколько корабликов, количество вытесненной воды уменьшится, и уровень воды понизится.
Все это относится и к озерам, и к морям. Дело только в том, что у естественных водоемов сложный рельеф дна, поэтому труднее представить изменения уровня воды визуально, но если речь идет об океане, очевидно, что изменения в любом случае микроскопические.
Следовательно, вопрос можно переформулировать таким образом: «Если выбросить из лодки чемодан, изменится ли количество вытесненной воды?» Мы знаем, что лодка после этого станет легче. Это уменьшит ее осадку в воде, и, следовательно, уменьшится количество воды, вытесненное лодкой, но когда чемодан плюхнется в воду, он также вытеснит какое-то количество воды. Каким же будет суммарный эффект: позитивным, негативным или нулевым?
Для ответа на этой вопрос мы должны установить соотношение между весом и объемом вытесненной воды. Вот «умственный физический эксперимент», решающий эту задачу.
Представьте себе надувной мяч (вроде тех, которыми играют на пляже), который плавает в ванне. Такой мяч обычно очень легкий — его оболочка сделана из тонкого пластика, а внутри воздух, поэтому он будет плавать на поверхности воды, практически не погружаясь в нее и не вытесняя воды — правильно? Вывод: если вес объекта очень мал, он практически не вытесняет воду и не изменяет уровень воды.
Выбор ПВХ лодки с мотором по алгоритму.
Теперь представьте, что у вас есть такой же пляжный мяч, но вам каким-то образом удалось засунуть внутрь этого мяча двухкилограммовый кирпич. Этот дополнительный вес приведет к тому, что мяч глубже погрузится в воду и вытеснит больше воды. Два килограмма дополнительного веса увеличат (мы не знаем точно насколько) количество вытесненной воды.
Теперь представьте себе третий пляжный мяч, внутри которого ровно два килограмма воды. У него тоже будет более низкая осадка по сравнению с первым мячом. Ваша «умственная физическая модель», надеюсь, достаточно точна, чтобы подсказать, что мяч будет погружаться
в воду до тех пор, пока уровень воды внутри мяча не будет почти таким же, как снаружи.
(Если бы мяч был сделан из сверхпрочного и сверхтонкого пластика, изготовленного при помощи нанотехнологий, внутренний и внешний уровни воды оказались бы абсолютно одинаковыми. Мяч был бы просто пузырем на поверхности воды, как пузыри на воде во время дождя.)
Это значит, что два килограмма воды вытесняют ровно два килограмма воды. И вода в этом отношении ничем не отличается от других веществ и материалов. Мы могли бы поместить внутрь мяча четыре килограмма и 500 граммов воды или любое другое количество воды, которое может поместиться внутри мяча, — принципиально ничего не меняется. Мяч вытеснит ровно столько воды, чтобы внутренний и внешний уровень воды уравнялись.
При этом даже совершенно не важно, какова форма мяча. Это может быть и детский плавательный круг, на котором сверху голова лошадки, — налейте внутрь этого круга два килограмма воды, и он также погрузится ровно настолько, чтобы вытеснить два килограмма воды. Или пластиковая игрушка в форме лодки или чемодана — ничего не изменится. Единственный параметр, который играет роль, — вес воды, налитой внутрь этого предмета.
Давайте вернемся к пляжным мячам: у нас есть мяч, внутри которого два килограмма воды, и мяч, внутри которого двухкилограммовый кирпич. Повлияет ли как-то «начинка» мячей на количество вытесненной воды? Вы, наверное, согласитесь, что нет. Если вы простите мне антропоморфизм — «леди Гравитация» слепа. Она не видит, что внутри одного мяча кирпич, а внутри другого — вода.
Она просто ощущает два килограмма груза внутри объекта какой-то формы. Только этот вес определяет физические характеристики плавающих объектов.
Вывод: для плавающих в воде объектов вытеснение воды зависит только от их веса — и точка. Если вам все-таки не совсем понятно, о чем идет речь, проделайте еще один умственный эксперимент. Допустим, у вас есть надувная игрушка для пляжа той же формы, что и лодка, внутри которой два килограмма воды. Теперь перелейте один килограмм воды в другую плавающую в бассейне игрушку, форма которой — точная копия чемодана фирмы Samsonite.
Вес вытесненной воды до этой операции был два килограмма, а после, поскольку 1 + 1 = 2, также остался неизменным.
Итак, то, что чемодан оказался за бортом, не меняет общий вес вытесненной воды (или уровень воды), если предположить, что чемодан будет плавать в воде.
Последняя деталь очень важна. Как известно каждому носильщику на вокзале, чемодан одного и того же размера может оказаться и очень легким, и очень тяжелым. Обычный чемодан, внутри которого сложена одежда и есть много воздуха, скорее всего будет плавать на поверхностности, а вот чемодан, заполненный свинцовыми грузилами или хрустальной посудой, немедленно утонет.
Представим, что мы выбросили за борт такой тяжелый чемодан, предварительно привязав его прочной леской к лодке. Сначала, лодка всплывет, но, когда чемодан погрузится на глубину, определяемую длиной лески, и леска натянется, лодка снова погрузится, потому что ее потянет вниз груз подвешенного к ней тяжелого чемодана.
Суммарное водоизмещение (вес вытесненной воды) лодки и чемодана останется неизменным. Общий вес системы лодка — чемодан не изменился, следовательно, и вес вытесненной воды не изменится до тех пор, пока и лодка, и чемодан как единое целое плавают в воде. А вот если вы перережете леску, чемодан утонет и окажется на дне, а лодка немного всплывет. Очевидно, что общее количество вытесненной воды при этом уменьшится, а уровень воды в водоеме понизится.
Ответ на задачу таков: выброшенный чемодан никак не изменит уровень воды, если он
будет плавать в воде. Если же он утонет — уровень воды понизится.
Сколько всего настройщиков пианино в мире?
В 1940-х и 1950-х годах нобелевский лауреат физик Энрико Ферми любил озадачивать подобными абсурдными вопросами, предложением оценить какие-то количественные параметры, не пользуясь статистическими данными, своих студентов в Чикагском университете. Хотя «вопросы Ферми» до сих пор используют некоторые преподаватели физики, они теперь гораздо больше известны как один из приемов, используемых интервьюерами при оценке кандидата на работу.
Возможно, самый известный из «вопросов Ферми» (вероятно потому, что он самый глупый) — это предложение оценить количество настройщиков пианино в Чикаго.
Версия этого вопроса, используемая Microsoft, отличается от первоначальной тем, что требуется оценить количество настройщиков фортепиано во всем мире (а не только в Чикаго). Вам для этого не нужны какие-либо статистические данные о настройщиках или фортепиано. Профессиональные пианисты не знают, сколько этих инструментов существует в мире. Однако вам нужно иметь представление о численности населения Соединенных Штатов и мира. Вам также разрешат округлять числа, потому что большую часть расчетов вам придется делать в уме. (Хотя есть и исключения. Бухгалтерские фирмы, банки и консалтинговые фирмы обычно разрешают вам пользоваться при расчетах карандашом и бумагой и ожидают от вас более точного ответа, чем компьютерные и интернет-компании.)
Вот типичный анализ: количество настройщиков должно быть связано с тем, сколько есть для них работы. А это, в свою очередь, зависит от количества фортепиано и от того, как часто их требуется настраивать.
Сколько же в мире пианино? В Соединенных Штатах они есть в школах, филармонических обществах, церквах, барах, студиях грамзаписи, музеях и многих других местах. Тем не менее большинство этих музыкальных инструментов все же находится дома у жителей страны.
Пианино дороги и громоздки — их трудно разместить в небольших квартирах, общежитиях или передвижных домиках-трейлерах. В основном пианино можно обнаружить только в домах представителей среднего и высшего класса.
Население США — это примерно 300 миллионов человек. Предположим, что типичная семья состоит из трех человек. Это значит, что в стране 100 миллионов домохозяйств. Наиболее богатая половина из них, то есть 50 миллионов семей, — целевой сегмент для продажи пианино. Конечно, не у всех из этих семей есть пианино.
Доля состоятельных семей, у которых есть этот музыкальный инструмент, очевидно, менее 100 процентов и более одного процента.
Предположим, что среди состоятельных семей 10 процентов имеют пианино — это означает, что в США есть пианино у 5 миллионов семей. Именно это число мы и будем использовать для нашей оценки.
Сколько настройщиков нужно, чтобы настраивать 5 миллионов пианино? Допустим, что настройщик пианино в среднем работает 40 часов в неделю (этот ведь не компьютерный бизнес!). Сколько времени нужно, чтобы настроить один инструмент? Приблизительная догадка — один час.
Но клиенты не приходят со своими пианино в мастерскую, следовательно, настройщик потратит в среднем час на дорогу к клиенту. Это значит, что настройщик в среднем сможет настраивать 40/2 = 20 пианино в неделю. За год, состоящий из 50 рабочих недель, это дает приятную круглую итоговую цифру — 1000 настроенных пианино.
Как часто необходимо настраивать пианино? Этот вопрос может оказаться неразрешимым
для тех, кто ничего не знает о пианино. Догадка «с потолка» (раз в год?), вероятно, достаточно близка к истине. Поиск в Интернете позволил найти рекомендацию настраивать пианино четыре раза в первый год после покупки и по крайней мере дважды в год в последующие годы. Эта рекомендация очень похожа на другие подобные (вроде пережевывать пищу двадцать шесть раз перед тем, как ее проглотить), которые никто (за исключением настройщиков пианино) не принимает всерьез. Наверняка в гостиных стоит немало пианино, которые почти никогда не используются, и их не настраивают годами.
Если нужно настраивать пианино раз в год, настройщик может настроить за год 1000 инструментов, то, вероятно, на каждую тысячу пианино придется один настройщик. Если учесть, что в Соединенных Штатах примерно 5 миллионов пианино, то настройщиков в этой стране должно быть около 5000.
Америку во многих отношениях, нельзя считать типичной страной — количество настройщиков пианино в этом плане не является исключением. Учитывая, что США — богатая страна с европейскими музыкальными традициями, можно предположить, что доля настройщиков пианино, которая приходится на США, больше, чем процент мирового населения, проживающий в этой стране.
Мировое население — шесть миллиардов человек — в 20 раз больше, чем население США. Наверное, общее количество настройщиков пианино в мире в несколько раз больше, чем в США, но уж никак не в двадцать раз. Вполне реальная догадка может быть такой: в Европе может быть в два раза больше настройщиков, чем в США, а во всем остальном мире — примерно столько же, сколько в США. Это значит, что примерно каждый четвертый настройщик пианино живет в США. Оценка общего количества настройщиков пианино в мире будет такой: в четыре раза больше, чем 5000, или 20 000 настройщиков.
Именно такой ответ рассчитывают услышать интервьюеры. Насколько он точен? У мировой Гильдии настройщиков фортепиано примерно 3500 членов во всем мире. Хотя не все настройщики входят в гильдию и не все ее члены работают исключительно настройщиками. Бюро статистики занятости США сообщает, что в стране в 1998 году было примерно 13 тыс. человек, занимающихся настройкой и ремонтом музыкальных инструментов, большинство из которых работает с пианино.
Статистика продаж, которую можно найти в Интернете, показывает, что в Соединенных Штатах производится примерно 23 процента всех пианино, выпускаемых в мире, и покупается 27 процентов всех пианино, изготовленных в мире.[139] Если предположить, что примерно 10 тыс. настройщиков пианино, проживающих в США, — это четверть от общего количества настройщиков в мире, то в мире должно быть около 40 тыс. настройщиков — в два раза больше, чем мы предположили выше (это совсем неплохой результат для ответа на вопросы Ферми). Заниженная оценка может объясняться тем, что большинство людей, которые названы в статистических данных настройщиками, на самом деле занимаются также ремонтом и реставрацией музыкальных инструментов. Это значит, что потребность в их услугах выше, чем предполагалось, а отсюда и больше «настройщиков пианино».
Источник: laws.studio
Упр.210 ГДЗ Лукашик 7-9 класс по физике (Физика)
210. На одинаковом расстоянии от берега находятся лодка с грузом и такая же лодка без груза. С какой лодки легче спрыгнуть на берег? Почему?
1) При прыжке лодка приобретет некоторый импульс (в результате
взаимодействия с прыгуном);
2) При этом масса груженой лодки больше, чем масса пустой лодки,
следовательно она приобретет меньшую скорость, а значит будет
меньше раскачиваться при прыжке;
Ответ: с груженой лодки.
*Цитирирование задания со ссылкой на учебник производится исключительно в учебных целях для лучшего понимания разбора решения задания.
Популярные решебники 7 класс Все решебники
Enjoy English
Биболетова, Бабушис
Баранова, Афанасьева, Михеева
Вербицкая, Гаярделли, Редли
Пасечник, Суматохин, Калинова
Латюшин, Шапкин
Боголюбов, Иванова
Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.
Источник: reshak.ru
Волнение моря
Морская поверхность редко бывает спокойной. Чаще всего она покрыта волнами. Основные причины, вызывающие возникновение волн, являются:
- ветер
- приливы
- отливы
- резкие изменения атмосферного давления
- землетрясения
- подводные вулканические извержения
Волны характеризуются формой, размерами, периодом колебаний и скоростью распространения. Состоят волны из чередующихся между собой валов и впадин (рис. 4.5).
Основными элементами волн являются:
- гребень – верхняя точка волны;
- подошва – основание впадины;
- высота h – расстояние по вертикали от подошвы до гребня волны;
- длина λ – расстояние по горизонтали между гребнями двух соседних волн;
- крутизна – отношение высоты волны к ее длине;
- скорость – расстояние, проходимое гребнем волны в единицу времени по направлению ее перемещения (м/с);
- период – промежуток времени, выраженный в секундах, между прохождением двух последовательных гребней через одну и ту же точку пространства.
В океанах ветровые волны в среднем достигают 150 м длины, высотой 7–8 м и периодом 8–10 с. Максимальные океанские волны достигают высоты 18–25 м при длине около 400 м. На морях высота ветровых волн в среднем 5–6 м длиной около 80 м.
Сильное волнение значительно осложняет мореплавание и морской промысел, затрудняет производство погрузочно-разгрузочных работ на открытых рейдах, а также других работ на море, нередко бывает причиной гибели судов и людей.
Суда при волнении испытывают качку – бортовую, килевую и вертикальную, каждая из которых может привести к разрушению и даже к гибели судна. Так, при сильной бортовой качке судно может опрокинуться, при вертикальной качке может удариться днищем о грунт при плавании на мелководье, а при килевой качке – разломиться.
Волнение оказывает большое влияние на скорость судна, вызывает его дрейф и рыскание. При качке на волнении, особенно если судно идет в балласте, происходит оголение винтов, что отрицательно влияет на работу машин, а возникающая вибрация вредно сказывается на прочности корпуса.
При движении навстречу штормовой волне возможен слеминг, т. е. гидродинамические удары в днищевую и скуловую части корпуса, в результате чего может быть повреждена обшивка и даже набор. Одновременно вибрация и резкие встряски вызывают поломку рангоута, обрыв такелажа и трубопроводов, выход из строя электрорадионавигационных приборов, различных машин и механизмов. Особо опасны короткие (меньше длины судна) и высокие (крутые) волны.
При плавании на попутном волнении может возникнуть явление брочинга – захват судна волной, при этом наблюдается потеря управляемости и самопроизвольный неуправляемый разворот судна лагом к волне.
Брочинг возникает, если:
- длина судна примерно равна длине волны;
- скорость волны сопоставима скорости судна.
Штормовые волны, попадая на палубу, могут повредить палубные механизмы, грузы, смыть судовое снабжение, возникает опасность для людей. Хорошая морская практика требует, чтобы независимо от района плавания и прогноза погоды судно перед выходом в рейс было готово к любым изменениям погоды. За подготовку судна к плаванию в штормовых условиях отвечают старший помощник капитана и старший механик.
Подготовка к плаванию в штормовую погоду должна начинаться еще в порту. На этом этапе подготовки судна следует:
- задраить горловины всех танков и отсеков;
- задраить двери водонепроницаемых переборок;
- танки и цистерны или полностью заполнить, или опорожнить так, чтобы в них не имелось свободных поверхностей жидкости;
- в грузовых помещениях проверить льяла и приемные сетки, опробовать в действии водоотливные средства, проверить исправность водомерных трубок;
- произвести тщательную штивку и крепление груза;
- осмотреть состояние люковых закрытий, проверить плотность прилегания крышек к комингсам люков;
- при наличии палубного груза произвести надежное крепление его найтовами.
При получении штормового предупреждения необходимо:
- проверить закрытие трюмов и крепление палубного груза;
- проверить крепление грузовых стрел, кранов, спасательных шлюпок, плотов, дополнительно закрепить по штормовому судовое имущество по заведованиям ответственных;
- якоря взять на дополнительные стопора;
- задраить люки, двери, иллюминаторы;
- проверить чистоту шпигатов;
- с верхней палубы удалить все ненужные растительные и синтетические тросы, а также предметы, которые могут находиться во внутренних судовых помещениях;
- трюмные вентиляторы развернуть по ветру и закрыть чехлами;
- обеспечить свободный и безопасный проход по верхней палубе;
- выполнить другие меры предосторожности, зависящие от особенностей судна.
В сильные морозы вода полностью не успевает стечь за борт через штормовые портики и шпигаты и частично замерзает, начинается обледенение, нарастание льда на смачиваемых поверхностях. В результате происходит изменение водоизмещения, ЦТ судна и метацентра, крена и дифферента. Так как обледенение происходит в основном выше главной палубы, то это равносильно принятию палубного груза. Крен при обледенении может увеличиваться довольно быстро.
Борьба с обледенением судна представляет большие трудности. Развитые палубные надстройки, высокое расположение конструкций судна, подверженных обледенению, трудоемкая работа экипажа на открытой палубе в шторм – все это вместе с довольно ограниченной эффективностью средств удаления льда резко осложняет борьбу с обледенением. Не случайно, что наибольшее число аварий судов, особенно небольших, приходится на время зимних штормов в районах с низкими температурами воды и воздуха.
Не допустить интенсивное обледенение – основная задача экипажа судна, штормующего в условиях низких температур воды и воздуха. Для успешного решения этой задачи необходима надлежащая подготовка судна к выходу в море, предусматривающая снабжение судна всем необходимым для борьбы со льдом: средствами удаления льда (пешнями, ломами, лопатами, метлами и другими), водяными и паровыми шлангами для таяния и смывания льда, а также достаточным числом комплектов теплой водонепроницаемой одежды, рукавиц, монтажных поясов с карабинами, страховочных концов для членов экипажа, ведущих работы по борьбе со льдом на верхней палубе.
Для борьбы со льдом объявляется общий аврал, в котором принимает участие весь экипаж (рис. 4.8). При составлении расписания по околке льда необходимо помнить, что эта работа изнурительная и может продолжаться несколько суток подряд. Поэтому для судов, попавших в условия обледенения на длительное время, в расписании по околке льда должны быть указаны жесткие нормы времени работы (возможно до 2–3 часов) с последующим отдыхом и усиленным питанием для восстановления сил. Отмечены случаи гибели судов, когда изнуренный, обессиленный экипаж не мог продолжать борьбу с обледенением.
Литература
Матрос морского судна — Шарлай Г. Н. [2014]
- Средства связи и сигнализации на судах
- Мореходные приборы и инструменты
- Окрасочные работы на судне
- Обязанности вахтенного матроса
- Пожарная безопасность судна
Источник: mirmarine.net