Бревно плавает на поверхности воды потому что
Почему бревно не тонет в воде
Что такое плотность
Под плотностью вещества в физике подразумевают физическую величину, в которой между собой соотносятся масса и объем какого-либо тела. Плотность – существенный и относительно постоянный признак вещества, который широко используется для распознавания различных материалов, природа которых на глаз не определяется.
Зная плотность вещества, можно установить массу тела.
Любые тела, которые окружают человека в повседневной жизни, состоят из разнообразных материалов или веществ. Людям в быту и производственной деятельности часто приходится иметь дело с металлами, древесиной, пластмассами, камнем и так далее. Каждый материал имеет свою плотность. По этой причине масса двух разных предметов, имеющих одинаковые объем, форму и размеры, но изготовленных из разных веществ, будет различной.
Почему не тонет бревно
Различия в плотности воды и древесины как раз и позволяют тяжелому и массивному бревну не тонуть, а уверенно держаться на поверхности. Дело в том, что при нормальных условиях плотность воды равна единице. А вот у дерева этот показатель гораздо ниже. Поэтому увесистый кусок сухого дерева удерживается на поверхности жидкости, совсем незначительно в нее погружаясь.
Однако при определенных условиях утонуть способно и дерево. Если бревно длительное время находилось в воде, оно постепенно пропитывается влагой и набухает. В этом случае плотность бревна изменяется и может превысить плотность жидкости. Это явление часто наблюдалось во время промышленного сплава бревен по воде, когда они перегонялись к месту переработки естественным путем, без применения транспорта.
На реках, в местах усиленного сплава леса, до сих пор можно обнаружить так называемые топляки. Это бревна, которые полностью или частично затонули, легли на дно или зависли в слегка подтопленном состоянии. Топляки доставляют много неприятностей рыболовам-любителям. Они также представляют опасность для судов, движущихся с высокой скоростью.
Подтопленное бревно, один конец которого выступает из воды, способно повредить обшивку корабля.
В природе произрастают также породы деревьев, называемых «железными», плотность которых превышает плотность воды. В качестве примера можно привести палисандр и парротию персидскую. Древесина этих растений очень плотная и отличается твердостью. Ткани таких деревьев обильно пропитаны маслами, что препятствует их гниению. Данные породы очень высоко ценятся, их широко применяют в производстве мебели. Вот только прокатиться на бревне из «железного» дерева не получится, оно неминуемо уйдет под воду.
Плавание тел: Что мы узнали. Вопросы и задания
Что мы узнали
• Чем меньше отношение плотности плавающего тела к плотности жидкости, тем меньшая часть объёма тела погружена в жидкость.
• Условия плавания однородных тел: если плотность тела меньше плотности жидкости, то тело плавает, частично погрузившись в жидкость; если плотность тела равна плотности жидкости, то тело плавает, полностью погрузившись в жидкость; если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет.
• Закон Архимеда для газов: на тело, находящееся в газе, действует выталкивающая сила, равная весу газа в объёме тела. Благодаря действию силы Архимеда возможно воздухоплавание.
• Воздушные шары наполняют газом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха: тёплым воздухом, водородом или гелием.
• Плавание судов возможно потому, что в части судна, погружённой в воду, есть большие полости, вследствие чего судно вытесняет большой объём воды.
• Глубину погружения судна в воду называют осадкой. Наибольшую допустимую осадку отмечают на борту судна ватерлинией.
• Массу судна с максимально возможным грузом называют водоизмещением судна.
• Грузоподъёмность судна равна разности между водоизмещением судна и массой этого судна без груза.
Вопросы и задания
1. В воде и в керосине плавают два одинаковых деревянных бруска. Сравните действующие на бруски архимедовы силы.
2. Что общего у всех тел, плавающих в воде?
3. Бревно плавает на поверхности воды так, что выступающая из воды часть имеет больший объём, чем часть, погружённая в воду. Что можно сказать о плотности древесины?
4. Приведите примеры, когда тело: а) плавает на поверхности жидкости, б) плавает, полностью погрузившись в жидкость, в) тонет. Объясните их, используя условие плавания тел.
5. Объясните, почему основная часть айсберга находится под водой.
6. Металлический шарик тонет в ртути. Из какого металла может быть сделан этот шарик?
7. Пластина из пенопласта толщиной 10 см плавает на воде, погрузившись на 2 см. Какова плотность пенопласта?
8. Расскажите о воздушных шарах и объясните, почему они не падают на землю.
9. Объясните, почему воздушный шар надо наполнять газом, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха.
10. О не умеющем плавать говорят: плавает как топор. Может ли топор всё-таки плавать?
11. Терпящие бедствие клали иногда записку в бутылку, плотно закрывали её и пускали «на волю волн». Почему пустая плотно закрытая стеклянная бутылка плавает?
12. Какой вывод о средней плотности тела человека можно сделать из того, что человек может лежать на воде?
13. Почему плавают суда, изготовленные из материалов, плотность которых больше плотности воды?
14. Расскажите о том, что такое ватерлиния и водоизмещение судна.
15. В ртути плавает медный шарик. Где глубина погружения шарика в ртуть больше — на Земле или на Луне?
16. Человек массой 60 кг стоит на плоской льдине. Какой может быть масса льдины, если она не полностью погружена в воду?
18. Составьте задачу на условия плавания тел, ответом которой было бы «В воде будет плавать, а в керосине утонет».
Домашняя лаборатория
1. Измерьте, какая часть деревянного бруска погружена в воду, когда он плавает. Какой вывод отсюда можно сделать о плотности дерева, из которого сделан брусок?
2. Проведите опыт с пластилиновой лодочкой, описанный в параграфе.
3. Налейте в стакан воду до половины и опустите в воду ледяной кубик из морозильника. Понаблюдайте за вашим крохотным айсбергом — какая его часть погружена в воду? Будет ли изменяться уровень воды в стакане при таянии льда? Объясните результаты вашего опыта.
Урок физики по теме «Плавание тел». 7-й класс
Разделы: Физика
Класс: 7
Тип урока: урок открытия новых знаний, урок исследование.
Методы обучения: эвристический, объяснительно-иллюстративный, проблемный, демонстрации и практические задания, решение качественных задач физического содержания.
Цель урока: создать условия для деятельности учащихся по выяснению условия плавания тел в зависимости от плотности тела и плотности жидкости; от силы тяжести и силы Архимеда.
Задачи урока:
Формирование УУД:
Форма организации учебной деятельности обучающихся: фронтальная, индивидуальная, работа в парах, группах.
Применяемые технологии: технология проблемного обучения, ИКТ, здоровьесберегающие технологии. (Правила поведения на воде)
Планируемые результаты:
Основные понятия: плотность, сила, определение плавания, условия плавания тел в жидкости.
Оборудование:
Организация пространства: фронтальная работа, индивидуальная работа, частично-поисковый и творческо-исследовательский.
Ход мастер-класса
1. Организационный момент
Здравствуйте, друзья. Как много людей собралось сегодня в этом классе. Как вы думаете, что сближает в обществе человека с человеком?
Улыбка
Звучит песня «Улыбка»
Давайте улыбнемся друг другу. Пусть сегодняшний занятие принесет нам всем радость общения. Сегодня вас ожидает много интересных заданий, новых открытий, а помощниками вам будут: внимание, находчивость, смекалка.
Я хочу вам сейчас дать маленькую частичку своего хорошего настроения – это смайлик «Улыбка».
Раздать смайлик «Улыбка»
«Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему
не удается связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые.»
(Д.Хевеши)
2. Формулировка темы занятия
Миллион вопрососв ПОЧЕМУ?
— Почему не тонет гусь?
— Почему маленький камень, брошенный в воду тонет, а огромное бревно плавает на поверхности?
— Почему в масле брусок погружается глубже, чем в воде?
— Почему масло, образует пленку на поверхности воды?
— Почему говорят, что учится плавать лучше на море?
Я Вам предлагаю сегодня ответить на все эти вопросы.
Постановка проблемного эксперимента.
Опыт 1. Картофель в двух различных водах: простой и соленой.
Учитель. Почему в одном стакане картофель тонет, а в другом нет?
Ответ. Различные жидкости, одна соленая, а другая простая.
Учащимся предоставляется опыт с деревянными брусками, изготовленными, из различных веществ.
Опыт 2. В сосуд с водой опустить 3 бруска (деревянный, металлический и пластиковый) одинаковых по виду, но разных по массе. Бруски расположились в воде по разному.
Проблемный вопрос: как можно объяснить эксперимент?
(сравнить силу тяжести и силу Архимеда или сравнить плотности)
Ответ. Бруски изготовлены из разных веществ.
Учитель. И так, мы с вами убедились, что на все тела, погруженные в жидкость, действует выталкивающая сила. Но ведут себя тела в жидкости по-разному. Как?
Ответ. Одни – всплывают, другие плавают внутри жидкости, третьи – тонут.
Учитель. Как вы думаете, а существует ли закон или условие, определяющее поведение тела в жидкости? Что мы должны выяснить?
Ответ. Мы должны выяснить условие плавания тел.
Учитель. Это наша цель, а тема урока?
Ответ. Определить условие плавания тел (Записывают тему урока)
Тема урока: «Условие плавания тел»
3. Первичное усвоение новых знаний. Проведение фронтального эксперимента
Две тысячи двести лет тому назад великий физик и математик Архимед в трактате «О плавающих телах » объяснил причины, по которым одни тела плавают в жидкости, а другие тонут. Рукопись этого перевода была обнаружена в 1884 г. в Ватиканской библиотеке в латинском переводе. Греческий же текст был найден только в 1905 г. При этом сохранилось около трех четвертей текста рукописи Архимеда.
С данным явлением вы часто встречались в жизни, наблюдали за ним и поэтому эпиграфом к нашему уроку возьмем слова: «Знание-столь драгоценная вещь, что его не зазорно добывать из любого источника».
Последуем совету великого мыслителя Абуль-Фараджа. Попробуем все сведения об условиях плавания тел проверить экспериментально, выполнив исследования. После выполнения заданий мы обсудим полученные результаты и выясним условия плавания тел.
Группа №1
Задание: Пронаблюдайте, какие из предложенных тел тонут, и какие плавают в воде. Найдите в таблице плотности, соответствующих веществ и сравните с плотностью воды. Заполнить таблицу.
Оборудование: сосуд с водой и набор тел: стальной гвоздь, сосновый брусок, пластилин, пенопласт, пробка, парафин.
Название тел
Плотность тел
Плотность воды
Соотношение между плотностями
Что позволяет бревну плавать?
Бросаем в лужу щепочку. Держится на воде. Теперь в ручей – веточку дерева. Плывет, на поверхности! А если в большую реку спустить огромное толстое бревно? Эффект будет тем же: оно не утонет. В чем секрет такого феномена?
Бревна-то ведь тяжелые, по всем законам физики, их должно тянуть вверх! А они – плавают себе, и тонуть даже не думают. Всё дело – в плотности. Да-да, существует такая категория физических характеристик любого тела и материала, как плотность. И вот, получается: если плотность чего-то меньше, чем плотность воды – топи его сколько угодно, оно не утонет.
… Как из любого правила, и здесь существуют исключения, лишь подтверждающие это правило. Есть они! Бывают на свете такие деревья, которые тонут в воде! Их зовут железными (ну логично же, железо-то ведь тонет в любом случае). Попробуйте-ка сами догадаться, почему так происходит?
Совершенно верно: потому что плотность именно этих деревьев намного больше плотности воды. В основном железные деревья растут на африканском континенте, потому нам сложно провести опыты с веточкой такого чуда, приходится верить на слово. Дерево амазонки, эбеновые деревья, африканское, палисандры – всё это такие удивительные деревья, которые нельзя пускать по воде: залягут на дно.
Повышенная плотность таких деревьев достигается тем, что в них много масел, а они, как известно, тяжелые и густые. И вот еще в чем парадокс: такая древесина практически не гниёт. Вот хорошо бы пустить её на лодку! – думаешь ты и тут же вспоминаешь: эх, утонет ведь! Ну, ничего, зато из нее можно изготавливать замечательную мебель. Она будет крепкой, стойкой и станет служить долго и верно.
Вы можете посмотреть комментарии или написать свой.
Плавание на поверхности воды
У подводной лодки такелаж, нулевая плавучесть, т. е. ее средняя плотность, в точности равняется плотности воды. Чтобы нырнуть на дно, она должна уменьшить свою плавучесть, а чтобы подняться на поверхность — увеличить ее. У обычного надводного корабля должна быть положительная плавучесть, чтобы он мог нести свои надстройки, находящиеся под водой на одном и том же горизонтальном уровне, грузы и людей, не погружаясь в воду. 
Почему плавает на поверхности воды дерево? Ведь плотность целлюлозы, из которой состоит древесина, выше плотности воды— 1,5 г/см 3 . Помните описанный в начале статьи опыт, когда ученые подвергли деревянный брусок колоссальному сжатию и тот уже не смог плавать? Дерево плавает потому, что в нем есть воздух.
Давление воды вытеснило этот воздух, и дерево потеряло плавучесть. Намокшие стволы деревьев тонут в воде. Плот, сделанный из деревьев, обладает положительной плавучестью, пока он не намок. Хейердал и его спутники на «Кон-Тики» пережили немало тревожных дней, наблюдая, как намокают бальзовые бревна, из которых был сооружен их плот.
Лодки и корабли обладают положительной плавучестью потому, что вода не может проникнуть внутрь их корпуса. У корабля в воду погружено только его днище; вес вытесненной им воды как раз равен весу всего корабля, потому он больше не погружается в воду.