Поэтому сейчас мы отправимся в скоростное путешествие по миру транспортных средств.
Почему большие металлические корабли не тонут?
Корабль держится на плаву потому, что весит меньше того количества воды, которое он выталкивает. А поскольку огромные объемы воды могут весить тысячи тонн, то и вес металлических кораблей может быть таким же большим.
— Погодите, что-то я не врубаюсь. Ведь если бросить в пруд перышко, оно поплывет. Но если бросить монету, она утонет, разве не так?
Так. Но почему она утонет?
— Потому что сделана из металла. А металл тяжелее воды.
А как насчет пустой банки из-под колы? Что если бросить в пруд ее?
— Я не буду этого делать. Я за экологию.
Ладно, тогда в ванну. Просто ради эксперимента.
— Ну… наверное… она поплывет.
Правильно, поплывет. Но банка тоже сделана из металла (в наши дни обычно из алюминия). Так почему банки могут плавать, а монеты нет?
— Потому что монеты тяжелее?
He-а, боюсь, что нет. Вес большинства монет составляет от 4 до 12 г, а средняя алюминиевая банка весит около 14 г. Английский металлический фунт и пустая банка из-под колы весят примерно одинаково (банка чуть тяжелее). А чем еще отличается наша банка от монеты?
— Банка больше. И еще она пустая внутри.
Правильно, наконец кое-что проясняется. Дело не столько в весе, сколько в размерах (или объеме) предмета. Больше двух тысяч лет назад один мозговитый греческий математик по имени Архимед додумался до этого, когда принимал ванну. Говорят, что однажды он залез в наполненную до краев ванну, и вода из нее перелилась на пол. Вместо того чтобы вытереть лужу и выпустить немного воды из ванны, он снова ее наполнил и стал погружать в воду предметы разных размеров, каждый раз собирая выливавшуюся воду.
— Похоже, мужик был с причудами.
Похоже на то. Но в результате этих забавных экспериментов он быстро установил, что количество оказавшейся на полу воды равнялось количеству пространства, занимаемого предметом (в науке это называется объемом), который он опускал в ванну. Каждый предмет выталкивал (или вытеснял) объем воды, равный его собственному объему.
— Тоже мне новость! Чтобы это понять, много ума не надо.
Погодите, сейчас придется немного пошевелить мозгами. В конце концов он пришел к выводу, что если предмет весил меньше, чем количество вытесненной им воды, то он оставался на плаву. Если он весил больше, то тонул. Вот почему фунтовая монета тонет, а пустая банка нет. Обе они весят почти одинаково, но большая пустая банка вытесняет (или расталкивает в стороны) больше воды.
— Ладно… с этим все ясно. Но одно дело банки с монетами и совсем другое круизные лайнеры, танкеры и прочие корабли. Они ОГРОМНЫЕ. Они не могут весить меньше, чем вода, разве не так?
Если они вытесняют достаточно воды, тогда могут. Вес морской воды может быть разным (в зависимости от температуры и других факторов), но в среднем 1 кубический метр ее весит примерно 1 тонну.
Возьмем, к примеру, «Queen Mary II» — один из самых больших в мире круизных лайнеров. Длина его превышает 345 м, а высота составляет 72 м — выше двадцатиэтажного здания. Когда этот огромный стальной корабль находится в открытом море, его корпус расталкивает в стороны примерно 76 тысяч тонн морской воды. А поскольку сам лайнер весит меньше, даже когда на его борту находится почти 4 тысячи человек, он успешно держится на поверхности Атлантического океана, курсируя между Великобританией и США.
— Ну что ж, понятно. А как насчет нефтяных танкеров?
Их широкая плоская форма помогает выталкивать еще больше воды и позволяет перевозить еще больше груза. Самым крупным в мире сейчас является норвежский супертанкер «Knock Nevis». Его длина 458 м, ширина 69 м, а днище корпуса находится на 25 м ниже поверхности воды. Перемножьте эти цифры, и получится, что судно вытесняет примерно 780 тысяч кубометров воды, вес которой составляет около 790 тысяч тонн. С полной загрузкой в 4 миллиона баррелей нефти «Knock Nevis» весит «всего лишь» 650 тысяч тонн. Как видите, и здесь тоже вода весит больше корабля…
— …и он плывет.
Совершенно верно.
— Но значит ли это, что никаких пределов для размеров кораблей не существует?
Тут нужно учесть, что держаться на плаву — это одно, а перемещаться по воде — совсем другое. Не так-то просто привести в движение нефтяной танкер весом в 650 тысяч тонн. Но если использовать достаточно легкие материалы и мощные двигатели, то никаких пределов действительно не будет. Одна компания даже разработала проект «Freedom Ship» — корабля длиной в полтора километра, на борту которого разместится целый город. Плавучий город сможет автономно обеспечивать почти все потребности своих жителей и будет находиться в постоянном движении, накручивая одну кругосветку за другой. Но пока еще он не построен, и многие сомневаются, что это когда-либо случится. Тем не менее, плавучая страна может оказаться как нельзя кстати, если изменение климата приведет к слишком большому повышению уровня моря.