33. Плавание судов.

Суда плавают потому, что их средняя плотность меньше плотности воды. При этом всегда выполняется основное условие: вес воды, вытесняемой подводной частью судна, равен весу судна с грузом в воздухе (силе тяжести, действующей на судно с грузом); или масса вытесненной воды равна массе судна с грузом.

Осадка судна – глубина, на которую судно погружается в воду.

Ватерлиния – красная линия на корпусе судна, отмечающая наибольшую допустимую осадку этого судна.

Водоизмещение судна – вес воды, вытесняемой судном при погружении до ватерлинии.

Согласно условию плавания, вес вытесненной воды равен силе тяжести, действующей на судно с грузом.

Р* = F = Р,

где Р* – водоизмещение судна;

F – сила тяжести, действующая на судно с грузом;

Р – вес судна с грузом в воздухе.

Учитывая, что Р = Р₁ + Р₂, получим Р* = Р₁ + Р₂,

где P₁ – вес судна в воздухе;

P₂ – вес груза в воздухе.

Откуда найдем грузоподъемность судна, то есть максимальный вес груза, который может перевести судно. Р₂ = Р* - Р₁.

Примечание: Довольно часто под водоизмещением понимают не вес, а массу вытесненной воды (равную массе судна с грузом).

m* = m, где m* - водоизмещение судна

m – масса судна с грузом.

Тогда максимальную массу груза, которую может перевести судно, рассчитывается так:

m₂ = m* - m₁, где m₁ – масса судна;

m₂ – масса груза.

34. Воздухоплавание.

Условие, необходимое для поднятия шара в воздух: F₂  F₁, то есть архимедова сила (F₂)должна превышать силу тяжести, действующую на шар с грузом (F₁).

Подъемная сила шара – максимальный вес груза, который может поднять воздушный шар.

Обозначение: F

F = F₂ – F₃, где F₂ – архимедова сила;

F₃ – сила тяжести, действующая на шар без груза.

Или F = Р₀ - Р, где Р₀ – вес вытесненного шаром воздуха;

P – вес шара.

Замечание: Под весом шара следует понимать вес оболочки шара и вес газа, заполняющего эту оболочку.

Простые механизмы

35. Введение.

Механизмами называют приспособления (устройства), служащие для преобразования силы.

Комбинации механизмов называются машинами.

Замечание: под преобразованием силы следует понимать изменение силы как по модулю (численному значению), так и по направлению.

Среди механизмов выделяют несколько простых, комбинации которых представляют собой машины:

• рычаг и его разновидности – блоки и ворот;

• наклонная плоскость и ее разновидности – клин и винт.

36. Механическая работа. Единицы работы.

Механическая работа – физическая величина, характеризующая действие машины или механизма, и равная произведению силы, действующей на тело со стороны машины или механизма, на путь, пройденный телом в направлении этой силы.

Часто, безотносительно к машине или механизму, говорят о работе силы.

,

где A – механическая работа;

F – сила (постоянная по величине!);

s - пройденный телом путь.

Два условия совершения механической работы:

1. наличие приложенной к телу силы;

2. перемещение тела под действием приложенной к нему силы.

Анализ формулы:

Если F ≠ 0, s ≠ 0, ═> A ≠ 0.

Если F = 0, s ≠ 0, ═> A = 0.

Если F ≠ 0, s = 0, ═> A = 0.

Примечание:

• Если направление приложенной к телу силы совпадает с направлением движения тела, то эта сила совершает положительную работу (A =Fs >0). Пример: работа, которую совершает сила тяги двигателя автомобиля.

• Если направление приложенной к телу силы противоположно направлению движения тела, то эта сила совершает отрицательную работу (A = -Fs < 0). Пример: работа, которую совершает сила трения.

• Если направление приложенной к телу силы перпендикулярно направлению движения тела, то эта сила работу не совершает (A = 0), т. к. путь, пройденный в направлении действия этой силы равен нулю. Пример: тело движется по горизонтальной поверхности, при этом сила тяжести работу не совершает.

Единица измерения работы в СИ: 1 джоуль (1 Дж).

1Дж – это работа, совершаемая силой в 1 Н, на пути, равном 1 м.