On palju asju, mida peame iseenesestmõistetavaks, kuid me ei tea, kuidas neid selgitada. Kui väikesed lapsed küsivad oma tüüpilisi küsimusi maailma kohta, võivad nad meid paljastada. Kas saaksite neile selgitada, miks lennukid lendavad? Või miks taevas sinine paistab? Kas saaksite neile öelda, miks paadid ujuvad?
Selles postituses vastame viimasele küsimusele: Miks paadid ujuvad? Selleks peame rääkima Sürakuusa matemaatiku Archimedese kohta, üks kuulsamaid ajaloos. Lisaks räägime veidi laevade ajaloost. Seega, kel teema vastu huvi pakub, soovitan lugemist jätkata.
Sürakuusa Archimedese legend
Tänapäeval on transpordilaevad ja ookeaniülesed kruiisid, mis suudavad pardale võtta rohkem inimesi kui need, kes elavad mõnes väikelinnas. Miks ujuvad laevad isegi nii suure kaaluga? Miks nad ei upu, kuigi veavad tonni kaupa ja toorainet? Vastus neile küsimustele avastati tuhandeid aastaid tagasi tänu Archimedese põhimõttele.
See maailmakuulus matemaatik elas XNUMX. sajandil eKr. C. Sel ajal oli Sürakuusa kuningas Hiero II. Ta käskis teha talle krooni mõne kullatükiga. Üks õukonna käsitööline valmistas selle ja andis selle kuningale. Hiero II kahtlustas aga, et see meistrimees ei kasutanud selle suurepärase krooni tegemiseks kõiki kullatükke. Sel põhjusel läks ta Archimedesesse, et ta oma kahtlusi tõestaks.
Legendi järgi jäi matemaatik selle ülesande lahendamisel jänni. Kuid ühel päeval vannis käies mõistis ta midagi väga uudishimulikku ja korraga ilmset: vette sattudes tõusis selle tase vannis. See oli tähelepanek, mille üle ta mõnda aega mõtiskles, kuni jõudis järeldusele, et veeväljasurve oli võrdne vee alla sattunud keha või objekti mahuga. See avastus aitas tal lahendada ülesande, mille kuningas oli talle usaldanud. Teades käsitöölisele tarnitud kulla massi ja väljatõrjutud vee mahtu, suutis matemaatik arvutada krooni tiheduse.
Miks laevad Archimedese järgi hõljuvad?
See lugu on väga huvitav jah, aga see ei selgita, miks laevad hõljuvad. Nagu võite kindlasti ette kujutada, jätkas Archimedes asja üle mõtlemist, kuni avastas uue teabe, mis oli üsna revolutsiooniline: kõik vette sukeldatud elemendid läbisid samaaegselt ülestõuke. See vertikaalne tõukejõud vastab väljatõrjutava vedeliku kaalule. See avastus on nn Archimedese põhimõte. Lisaks on see põhjus, miks paadid suudavad vee peal hõljuda.
Selgitame seda teistmoodi: kõik veest tihedamad elemendid peaksid vajuma. Näiteks õli, kuna see on vähem tihe, jääb pinnale hõljuma. Kuid materjalid, millest laevad on valmistatud, on tihedamad kui vesi. Miks siis paadid hõljuvad? Kuigi materjalid on tihedamad, laeva kogutihedus on väiksem kui vee tihedus. Selle arvutamiseks peame jagama laeva kogumassi selle mahuga. Selle tulemusena on paadi ülestõuke maht suurem kui kaal, mis seda alla surub, põhjustades selle veepinnal hõljumise.
laevade ajalugu
Nüüd, kui teame, miks paadid ujuvad, vaatame veidi nende meretranspordivahendite päritolu. Need on olnud iidsetest aegadest peale. Esimesed paadid valmistati puutüvedest ja olid kasutusel juba 10.000 XNUMX aastat tagasi. Need sarnanesid kanuudele või parvedele ja nendega liikumiseks kasutasid nad väga pikki vardaid, mis puudutasid maad vee põhjas. Tänu sellele leiutisele said inimesed, kes neid kasutasid, ületada madalaid järvi ja jõgesid. Need palgid olid laevade eelkäijad.
Tõenäoliselt leiutasid esimesed laevad ranniku lähedal iidsed tsivilisatsioonid. Need kultuurid muutusid paikseks, et kasutada ära merest saadavaid ressursse, näiteks toitu. Tõenäoliselt olid nad esimesed, kes nikerdasid puidust paate. Liikumisel tuli seda teha aerude abil. Need olid mitu sajandit peamiseks tõukejõuks. Seetõttu pidid inimesed, kes neid kasutama pidid, olema väga tugevad. Paljudes tsivilisatsioonides pidid seda ülesannet täitma orjad.
Meretasandil tuule kasutuselevõtt tõukejõuna oli suur edasiminek. Töötati välja suured lõuendid, mis kinnitati masti külge, tuntud kui purjed. Tänu neile said purjetajad tuule impulsi väga lihtsal moel ära kasutada, kuid ilmselgelt polnud see midagi püsivat. Kui kompass leiutati, polnud meie maailma suurtel meredel ja ookeanidel navigeerimisel enam sellist probleemi. Tol ajal teistmoodi paadi tüübid suured, mida kasutati ärilistel eesmärkidel, nagu galeonid, või sõjalistel eesmärkidel, nagu fregatid. XIX sajandil, Aurulaevad on juba mängu tulnud.
Kui see leiutati sisepõlemismootor Tööstusrevolutsiooni ajal muutus paadimaastik radikaalselt. Järsku olid nad palju kiiremad ja ka mugavamad, mis tõi kaasa olulise paatide mitmekesisuse. Laevu on palju erinevat tüüpi nii kaupade meretranspordiks kui ka turismieesmärkidel, näiteks kruiisidel, kui ka sõjalistel eesmärkidel. Viimased on arendanud uusi tehnoloogiaid, et oleks võimalik toota näiteks allveelaevu ja tuumaenergia võimsusega laevu.
Loodan, et teile on selge, miks laevad ujuvad ja kuidas need on ajaloo jooksul arenenud.