Исследовательская работа "Почему корабли не тонут"

Краткое описание проекта (исследовательской работы)

Название «Почему корабли не тонут?»

Выполнена автором Сахаровым Игорем Геннадьевичем.

Под руководством Цыпляковой Людмилы Ивановны.

Проект посвящён изучению причинам, позволяющим кораблям не тонуть.

Откуда у вас возник интерес к этой проблеме, вопросу?

Летом я видел, как по реке проплывал плот, сколоченный из огромных брёвен. А вот почему маленький гвоздь, брошенный в воду, сразу идет на дно? И почему тогда, огромные корабли, построенные из металла, вес которых составляет десятки, а иногда и сотни, тысяч тонн спокойно бороздят просторы мирового океана?  Мне захотелось узнать, почему это происходит?

Где вы искали информацию для ответа на возникшие вопросы?

Я обратился к книгам:

1. А. Дитрих, Г. Юрмин, Р. Кошурникова «Почемучка» М. «Педагогика», 1991.

2. «Большая иллюстрированная энциклопедия школьника» М. «МАХАОН», 2003.

3. Л. Горев. "Занимательные опыты по физике" М. Просвещение, 1985

4. «Энциклопедический словарь юного физика» М.: Педагогика Пресс,1995

5. «Юный исследователь» М.: "РОСМЭН",1995

6. Ресурсы сети Интернет

Какие гипотезы выдвигали?

          Гипотезы:

ü  Корабль не тонет, потому что его корпус изготовлен из нетонущих материалов.

ü  Корабль не тонет, потому что корпус корабля имеет особую форму.

ü  На корпус корабля действует, определённая сила, держащая его на поверхности воды.

ü  Корабль не тонет, потому что внутри его корпуса находится воздух, держащий его на плаву.

Какие методы использовали?

·         Чтение литературы.

·         Поиск информации в сети Интернет.

·        Беседы со взрослыми.

·         Проведение опытов.

·         Оценка результатов проведенных опытов.

К каким выводам вы пришли?

Проведя исследование по теме «Почему корабли не тонут?», я узнал много интересного об истории кораблестроения, а также о том, что помогает кораблям держаться на поверхности воды.

Следуя из результатов поставленных опытов, я знаю, что корабли не тонут, если:

·         корабль построен из нетонущего материала, плотность которого меньше, чем плотность воды.

·         корпус корабль имеет особую форму и может держаться на воде под воздействием определённых сил. 

·         на корпус корабля, погруженный в воду, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), направленная верх, к поверхности воды.

·         корабль имеет особое строение корпуса, и воздух, находящийся внутри отсеков судна,  помогает кораблю держаться на поверхности воды.

 В ходе работы меня заинтересовал ещё один вопрос «А ведь есть корабли, которые могут плавать, как на поверхности морей и океанов, так и в морских глубинах?» Но это уже будет тема моего следующего эксперимента.

Как много всего интересного  окружает нас!

Как много нам еще предстоит узнать!

Для выступления на конференции вы планируете использовать:

презентацию работы, фотографии кораблей и экспериментов.  

ОГЛАВЛЕНИЕ

	стр.
I.          Введение	2
II.       Основная часть 1.      История развития кораблестроения	3
2.       Исследования
2.1.Зависит ли плавучесть корабля от материала, из которого построено судно? Опыт 1	6
2.2. Как зависит плавучесть корабля от формы его корпуса?   Опыт 2	7
2.3. Какие силы действуют на погруженный в воду корпус корабля?    Опыт 3	8
2.4. Влияние воздуха на плавучесть корабля?   Опыт 4	10
III. Заключение	12
IV. Список использованных источников и литературы	13
V.  Приложение. Немного о подводных лодках	14

I. ВВЕДЕНИЕ

Цель исследования: выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть

Задачи исследования:

1.      Узнать об истории кораблестроения.

2.      Выяснить, от каких факторов зависит плавучесть корабля.

Методы исследования:

·         Чтение литературы.

·         Поиск информации в сети Интернет.

·        Беседы со взрослыми.

·         Проведение опытов.

·         Оценка результатов проведенных опытов.

Гипотезы:

ü  Корабль не тонет, потому что его корпус изготовлен из нетонущих материалов.

ü  Корабль не тонет, потому что корпус корабля имеет особую форму.

ü  На корпус корабля действует, определённая сила, держащая его на поверхности воды.

ü  Корабль не тонет, потому что внутри его корпуса  находится воздух, держащий его на плаву.

Актуальность:

Актуальность моей исследовательской работы заключается в том, что у всех детей возникает проблема, когда надо выяснить «почему», «для или из чего что-то». Все мы наблюдательны, пытливы, стремимся постичь неизвестное, раскрыть тайны мира.

Поэтому я решил рассказать и показать, как интересно и увлекательно можно ответить на возникающие вопросы.

II. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.     История развития кораблестроения

Летом я видел, как по реке проплывал плот, сколоченный из огромных брёвен. А вот почему маленький гвоздь, брошенный в воду, сразу идет на дно? И почему тогда, огромные корабли (рис.1), построенные из металла, вес которых составляет десятки, а иногда и сотни, тысяч тонн спокойно бороздят просторы мирового океана?  Мне захотелось узнать, почему это происходит?

Рисунок 1

Вот что я узнал.

С древних времен люди передвигались по рекам, морям и океанам, используя их как пути сообщения, а также для транспортировки различных грузов.

Изначально люди передвигались по воде с помощью разных предметов, которые могут держаться на воде. Садились верхом на бревно и плыли. Потом начали выдалбливать его и заострять спереди. А три-четыре скрепленных между собой бревна – это уже был плот. Эскимосы делали лодки из кожи животных, египтяне из папируса. Двигателем служил шест, а потом вёсла. Затем люди придумали, как использовать силу ветра, и изобрели парус.  

Примерно в 3000 г. до н.э. появился первый известный корабль – древнеегипетское тростниковое судно (рис.2).

 Рисунок 2

Позже люди стали строить корабли из дерева (рис.3). Это позволило увеличить размеры судна и перевозить гораздо больше грузов и пассажиров.

Рисунок 3

В XIX веке на смену парусу приходит паровой двигатель, а корабли начинают строить из металла (рис. 4).

Рисунок 4

В ХХ веке в кораблестроении начали использовать пластик (рис. 5).

 Рисунок 5

Проходило время. Размеры кораблей увеличивались, и следовательно рос и их вес (рис. 6).

Рисунок 6

Вместо паровой машины, на кораблях стали устанавливать дизельные двигатели и газовые турбины. А современные флоты используют корабли с атомной двигательной установкой (рис. 7).

Рисунок 7

Так давайте теперь узнаем, почему такие огромные корабли не тонут, и проверим наши гипотезы?  

2. Исследования

2.1. Зависит ли плавучесть корабля от материала, из которого построено судно?

Опыт №1

Возьмём предметы из различного материала: дерева, пластика, металла и пластилина (рис. 8) -   и погрузим их в воду.

Рисунок 8

Рисунок 9

Мы видим что, металлический ключ и шарик из пластилина утонули, а деревянная дощечка и пластиковый дюбель держатся на воде (рис. 9). Почему так происходит?

Все зависит от плотности материала, из которого сделан предмет. Все тела, которые окружают нас, состоят из молекул. Тела, у которых молекулы расположены близко друг к другу, имеют большую плотность, чем те тела, у которых молекулы расположены далеко друг от друга.

Плотность металла и пластилина больше плотности воды, их молекулы расположены близко друг к другу. Поэтому они утонули, а дерево и пластик, плотность которых меньше, чем  плотность воды, остаются на поверхности и не тонут. С давних времен люди строили корабли и лодки в основном из дерева, используя свойство дерева – плавучесть.

Вывод. Корабль можно построить из нетонущего материала, плотность которого меньше, чем плотность воды.

2.2. Как зависит плавучесть корабля от формы его корпуса?

Опыт №2

Возьмём два, одинаковых по весу, шарика пластилина (рис. 10). Из одного куска делаем кубик, а другому придаем форму корпуса корабля. И погружаем их в воду. Как мы знаем – пластилин должен утонуть в воде, так как его плотность больше плотности воды.

Рисунок 10

Рисунок 11

Мы видим, что кубик из пластилина утонул, а фигурка в виде корпуса корабля и имеющая борта, как у настоящего судна, держится на плаву (рис. 11). Его поддерживает на воде какая- то сила.

Вывод. Корпус корабль имеет особую форму, и может держаться на воде под воздействием определённых сил. 

2.3. Какие силы действуют на погруженный в воду корпус корабля?

   Трюмная часть корабля, при погружении в воду, вытесняет массу воды, равную ее собственной массе. Вес вытесненной воды и определяет вес судна (это называется   водоизмещением корабля). Тело большого размера (объёма) вытеснит больше воды, чем маленькое тело, одинакового с ним веса. И чем больше тело вытеснит воды, тем с большей силой вытесненная вода будет пытаться ввернуться на место (рис.12).

   И пытаясь вернуться на место, вытесненная вода будет выталкивать корабль вверх.

   Это явление открыл древнегреческий учёный Архимед (287- – 212 лет до н.э.)  (рис. 13) и сформулировал закон, который гласит: на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости, известный сейчас как Закон Архимеда.

      

        Рисунок 13                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

Определить направление действия архимедовой силы поможет следующий опыт.

                            Опыт №3

Возьмем пенопластовый шарик и привяжем к нему металлический предмет. Теперь погрузим их в воду (рис. 14).

                                                                  

                                                                  Рисунок 14

Шарик, всплывая, поднялся вверх и потянул за собой груз. Из этого следует, что архимедова сила направленна вверх, к поверхности воды.

Вывод. На корпус корабля, погруженный в воду, действует выталкивающая сила Архимеда, направленная верх, к поверхности воды.

2.4. Влияние воздуха на плавучесть корабля?

Опыт №4

             Возьмём шарик из пластилина и придадим ему форму сферы, внутри которой находится воздух (рис.15).

Рисунок 15

   Пластилин тяжелее воды и должен утонуть.

Рисунок 16

Но мы видим, что наша сфера из пластилина не тонет (рис. 16).  Она не тонет, даже если надавить на неё сверху рукой. Что же удерживает её на поверхности воды?

Общая плотность пластилина, из которого сделана сфера и воздуха, находящегося внутри, меньше плотности воды, и поэтому выталкивающая сила Архимеда удерживает пластилиновую сферу на плаву. Это свойство воздуха используют в кораблестроении.

Корпус корабля при постройке разделяют на множество отдельных помещений – отсеков (рис. 17).

Рисунок 17

Внутри отсеков находится воздух, который, легче воды. Он и помогает корпусу корабля не утонуть. Но если корабль получит пробоину, то вода затопит отсеки судна, вытеснив воздух. Вес судна вырастет, и как только сила тяжести корабля превысит выталкивающую силу Архимеда, корабль пойдет на дно.

Вывод. Воздух, находящийся внутри отсеков судна, помогает кораблю держаться на поверхности воды.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведя исследование по теме «Почему корабли не тонут?», я узнал много интересного об истории кораблестроения, а также о том, что помогает кораблям держаться на поверхности воды.

Следуя из результатов поставленных опытов, я знаю, что корабли не тонут, если:

·         корабль построен из нетонущего материала, плотность которого меньше, чем плотность воды.

·         корпус корабль имеет особую форму и может держаться на воде под воздействием определённых сил. 

·         на корпус корабля, погруженный в воду, действует выталкивающая сила (сила Архимеда), направленная верх, к поверхности воды.

·         корабль имеет особое строение корпуса, и воздух, находящийся внутри отсеков судна,  помогает кораблю держаться на поверхности воды.

 В ходе работы меня заинтересовал ещё один вопрос «А ведь есть корабли, которые могут плавать, как на поверхности морей и океанов, так и в морских глубинах?» Но это уже будет тема моего следующего эксперимента (см. Приложение).

Как много всего интересного  окружает нас!

Как много нам еще предстоит узнать!

IV. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. Дитрих, Г. Юрмин, Р. Кошурникова «Почемучка» М. «Педагогика», 1991.

2. «Большая иллюстрированная энциклопедия школьника» М. «МАХАОН», 2003.

3. Л. Горев. "Занимательные опыты по физике" М. Просвещение, 1985

4. «Энциклопедический словарь юного физика» М.: Педагогика Пресс,1995

5. «Юный исследователь» М.: "РОСМЭН",1995

6. Ресурсы сети Интернет

V. ПРИЛОЖЕНИЕ

Немного о подводных лодках

   Существует такой вид кораблей, которые могут плавать, как на поверхности морей и океанов, так и в морских глубинах. Это подводные лодки, или как ещё их называют – субмарины.

Рисунок 17. ТПРКСН типа «Акула».

   Раньше подводные лодки были маленькие судёнышки, водоизмещением от 100 до 600 тонн и служба на них была очень опасной из-за несовершенства техники того времени. Для надводного хода использовали бензиновый двигатель, а под водой лодка передвигалась на электромоторах, питающихся от аккумуляторов. Глубина погружения составляла несколько десятков метров.

   Современные субмарины, водоизмещением в несколько тысяч тонн, могут погружаться на глубины до 1000 метров. Наряду с дизельными двигателями для надводного хода и электродвигателями для подводного, на современных подводных лодках применяю и атомные силовые установки. Самые большие подводные лодки в мире – это российские тяжёлые подводные ракетные крейсеры стратегического назначения типа «Акула», проекта 941 (рис.17). Их водоизмещение в надводном положении составляет 23 200 тонн, а подводное 48 000 тонн. А длина «Акулы» - 172,8 метра. Такая лодка может находиться в море до 100 суток.

   А теперь давайте рассмотрим, как погружаются и всплывают подводные лодки.

   Для того чтобы подводная лодка могла погрузиться на глубину в её корпусе открывают специальные отверстия – кингстоны (рис. 18). Через кингстоны в балластные цистерны, расположенные внутри корпуса субмарины, поступает вода, выталкивая находящийся там воздух. Подводная лодка «тяжелеет» и преодолевая силу Архимеда начинает погружение.

   Когда сила тяжести субмарины и сила Архимеда сравниваются, подводная лодка зависает на определённой глубине. Изменить глубину погружения можно принимая дополнительный водный балласт, погружаясь глубже, либо избавляясь от балласта, всплывать выше.  

Рисунок 18

Для всплытия подводной лодки в балластные цистерны пускают сжатый воздух, из расположенных внутри субмарины баллонов. Поступающий под большим давлением воздух, выталкивает воду из балластных цистерн, облегчая подводную лодку. И как только сила Архимеда превысит силу тяжести подводной лодки, субмарина начнет всплытие.

Служба на подводных лодках и в настоящее время является очень тяжелой, но почётной для моряков.

 

• 1 слайд

  Муниципальное образовательное учреждение
  «Средняя общеобразовательная школа №3»
  
  
  Исследовательская работа
  «Почему корабли не тонут»
  
  
  
  Выполнил
  ученик 4 «А» класса
  МОУ СОШ№3
  Сахаров Игорь
  
  Руководитель
  учитель начальных классов
  Цыплякова Людмила Ивановна
  
  Подольск
  2017
  
  
  

• 2 слайд

  Цель: выяснить причины, позволяющие кораблям не тонуть
  Гипотезы:
  
  
  
  
  Задачи исследования:
  1.Узнать об истории кораблестроения.
  2.Выяснить, от каких факторов зависит плавучесть корабля.
  Корабль не тонет, потому что его корпус изготовлен из нетонущих материалов
  Корабль не тонет, потому что корпус корабля имеет особую форму.
  На корпус корабля действует, определённая сила, держащая его на поверхности воды.
  Корабль не тонет, потому что внутри его корпуса находится воздух, держащий его на плаву.
  
  

• 3 слайд

  ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КОРАБЛЕСТРОЕНИЯ
  

• 4 слайд

  Древнеегипетское тростниковое судно
  Корабли из дерева
  Корабли с паровым двигателем
  Современные суда из пластика
  

• 5 слайд

  Корабли с дизельным двигателем и газовыми турбинами
  

• 6 слайд

  ИССЛЕДОВАНИЯ
  Зависит ли плавучесть корабля от материала,
  из которого построено судно?
  Опыт №1
  

• 7 слайд

  Как зависит плавучесть корабля от формы его корпуса?
  
  Опыт №2
  

• 8 слайд

  Какие силы действуют на погруженный
  в воду корпус корабля?
  Архимед
  

• 9 слайд

  Опыт №3
  

• 10 слайд

  Влияние воздуха на плавучесть корабля?
  Опыт №4
  
  

• 11 слайд

  Выводы.
  Следуя из результатов поставленных опытов, я знаю,
  что корабли не тонут, если:
  Корабль построен из нетонущего материала, плотность
  которого меньше чем плотность воды.
  Корпус корабль имеет особую форму, и может держаться
  на воде под воздействием определённых сил.
  На корпус корабля, погруженный в воду, действует
  выталкивающая сила (сила Архимеда), направленная верх,
  к поверхности воды.
  Корабль имеет особое строение корпуса, и воздух,
  находящийся внутри отсеков судна, помогает кораблю
  держаться на поверхности воды.
  

• 12 слайд

  СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
  

Муниципальное учреждение дополнительного профессионального образования  «Информационно-методический центр»

142100, Московская область, Г. о. Подольск, ул.Комсомольская, д. 73                                                 тел: [phone]Е-mail:   [e-mail]

                                                     КОНФЕРЕНЦИЯ

          ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ «ОТКРЫТИЕ»

Исследовательская работа

 «ПОЧЕМУ КОРАБЛИ НЕ ТОНУТ??»

Секция «Юный экспериментатор»

                                                                                                Автор работы

                                                                                            Сахаров Игорь Геннадьевич,

                                                                                            ученик 4 «А» класса

МОУ СОШ№3 Г.о.Подольск

                                                              Руководитель:

                                                                              Цыплякова Людмила Ивановна,

                                                                    учитель начальных классов

МОУ СОШ  №3 Г.о.Подольск

Г.о. ПОДОЛЬСК

2017