Почему они на самом деле не переворачиваются или немного физики для седьмого

rudzin — 28.08.2018 Я мерзкий, любящий побрюзжать старикашка.
Ну вот например, не далее как пару недель назад, значительным успехом в ЖЖ пользовался пост, который назывался "Почему они не переворачиваются?" Простыми словами, на пальцах, более двадцати семи тысяч человек получили объяснение, почему огромные морские круизные лайнеры и, шире, вообще все корабли, плавают, хотя, казалось бы, должны перевернуться. Люди благодарят автора (пять сотен комментариев) за то, что теперь не боятся плавать на кораблях и за то, что им так просто объяснили, почему корабли устойчивы. Объяснение простое до афористичности и звучит так:

Потому, что сверху круизёр намного легче, чем внизу. ©

Пост там достаточно большой, и основной текст как раз составляет разъяснение, какими способами судостроители и судоводители делают корабли "сверху легче, чем внизу". Различные марки стали, балласт, размещение топливных и водяных баков etc. Это очень интересно читать, благо, что автор имеет огромный опыт, всю жизнь работает на кораблях, и рассказывает со знанием и любовью к своему делу.

Но, как я уже сказал, я люблю брюзжать. И меня тридцать лет назад учили всяким мало пригодившимся в жизни знаниям. Поэтому я могу достаточно уверенно сказать, что приведённое автором поста разъяснение как минимум неполно, а скорее просто неверно.

И я, по вредности своей, полез в комментарии. И привёл там несколько примеров, которые показывают, что "верх" корабля может быть "тяжелее" "низа", но это не мешает кораблю оставаться устойчивым.


Пример 1: обычная прогулочная лодочка, в которой все сидят на жёрдочках, и в которой, очевидно, "верх" - т.е. (видимо) масса над водой тяжелее "низа", т.е. массы под водой. Действительно, четыре человека сидящие в лодке весят более двухсот килограмм, а сама лодка (тем более её подводная часть) явно меньше, килограмм 30-40. Более того, все прекрасно знают, что если эти четыре человека встанут, то лодка станет сильно менее устойчивой, хотя вес «сверху» при этом не изменится.


Пример 2: качественно близкий первому, но количественно поубедительней, академическая восьмерка. У меня был когда-то гребец-одноклассник, я видел, какая это гора мышц. Восемь лбов плюс рулевой, плюс весла без малого тонна "наверху" и 96 килограмм по правилам - вес лодки.



И наконец пример вот такой, для девочек:


и для мальчиков. Тут вообще всё просто: "внизу" нет вообще ничего, вверху Роуз со свистком, или люди с утварью и жильём.


В отличие от множества топ-блогеров, которые готовы написать ерунду и потом просто не реагировать, надо признать, что автор поста пытался объяснить мне, как приведенные мной примеры соответствуют "верх легче низа". Вот как:


Я честно скажу, ничего не понял из объяснения, кроме того, что оно не имеет никакого отношения к ранее заявленному тезису. Что же касается упомянутых в ответе бочек, то это то пример, на основании которого я сейчас попробую (без формул) объяснить всё-таки, почему круизники, равно как и прочие корабли, не переворачиваются. Бочки:



Итак, на первой картинке внизу мы видим две между собой герметично закрытые и наполненные воздухом бочки. Голубая вода, а зеленым я отметил пространство (с воздухом) внутри бочки, находящееся ниже уровня воды. Весь воздух ниже уровня воды выталкивается ей, что и позволяет конструкции плавать.

Теперь попытаемся нашу конструкцию перевернуть. Притопим одну из бочек, вторая естественно останется выше, да еще и приподнимется. Видно, что (окрашенного зеленым) воздуха в правой бочке стало больше, чем было, и тем более больше, чем в левой бочке, и выталкивается она из воды сильнее, чем раньше (оранжевая стрелка) Левая же бочка, оказавшись в значительной степени в воздухе, стремится под собственным весом опять лечь на воду (желтая стрелка). И наши усилия по переворачиванию оказываются напрасны.

Такая простая конструкция очень устойчива. Поэтому мы можем без особой опаски положить сверху доски и всякий другой груз. Естественно, при этом осадка увеличится. Но "верх", замечу, будет "тяжелее" "низа".

Теперь проявим чуть воображения, нарисуем вокруг бочек борта, под ними проложим киль, а сверху нагромоздим восемь-десять-двенадцать палуб.

Таким образом, корабль переворачивается вовсе не и из-за того, что «верх легче низа». Причиной устойчивости корабля является его герметичный для воды корпус, который знающими людьми изготавливается специально такой формы, что любая попытка его наклонить и притопить приводит к увеличению выталкивания притопленной части на поверхность. Это чуть сложнее для понимания, чем в рецензируемом посте, но правильнее.
Конечно, можно нагромоздить на "верх" слишком много всего, и тогда всё перевернётся (см. "Ваза"). Но в целом балласт, танки с водой, горючим и маслом, машины и механизмы - это уже тонкости, которые позволяют регулировать параметры корабля так, как наиболее удобно для его эксплуатации.
Ещё один момент: если еще раз глянуть на наш нарисованный в Painte круизник и мысленно проковырять в его борту ниже уровня воды дырочку, то он, набрав воды вместо зеленого воздуха, не сможет удерживать равновесие. В случае, если "верх" легче "низа", корабль всего лишь будет уходить в воду немного накренившись, "низ" просто стал ещё чуть тяжелее (и такие варианты тоже возможны, да). Но в нашем случае, когда воздух в корпусе нужен для поддержки всего, что мы понастроили наверху, корабль вполне может и перевернуться. Это характерно для военных кораблей со значительным весом надводной брони (на фото ниже линкор Оклахома в Перл-Харборе):


а также для тех самых вроде бы не переворачивающихся круизников (на фото Коста Конкордия):


* * *

Во первых, я признателен людям, которые дочитали всё это до конца. По крайней мере, вы теперь знаете, почему они всё-таки не переворачиваются. Простите за азбучные истины.
Во-вторых, меня поразило, что из всех людей, которые прочли цитируемый пост, никто не оказался в состоянии задаться вопросом его истинности, хотя это седьмой класс школы. Хорошо, что автор не решил представлять его более знающей аудитории:

И в-третьих. Мне очень нравится, как пишет уважаемый gruppman и я искренне надеялся объяснить ему в комментариях его неправоту (и полез туда только тогда, когда интерес к посту сошел на нет).


Но время прошло уже значительное, и похоже, что рецензируемый пост уже не будет изменен, поэтому я пишу здесь. Платон мне друг, но истина дороже.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив