Вы здесь

На поверхности воды плавает сплошной деревянный брусок как изменятся


На поверхности воды плавает сплошной деревянный брусок

На поверхности воды плавает сплошной деревянный брусок. Как изменятся сила Архимеда, действующая на брусок, и глубина его погружения, если этот брусок заменить бруском той же плотности и массы, но большей высоты? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Физические величины Характер изменения
A) Сила Архимеда
Б) Глубина погружения бруска
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится

Запишите выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

$h_2^б > h_1^б$

Решение:

1) $F_{арх.}=ρ_ж·g·V_т=mg$ по второму закону Ньютона, поэтому Архимедова сила не изменится.

Так как $ρ^б$ и $m^б$ прежние, то и $V^б$ то же, но $h^б$ увеличилось, соответственно $S^б$ уменьшилась, глубина погружения выросла.

Ответ: 31

Почему вещи плавают в воде?

Вороны часто получают плохую репутацию. Во многих западных культурах они исторически ассоциировались со смертью, болезнями и дурными предзнаменованиями; осуждены фермерами как похитители урожая и осуждены горожанами за причинение вреда. Но птицы - очаровательные существа, легко приспосабливаемые и сообразительные до такой степени, что это почти пугает. Вот несколько фактов об этих хитрых корвидах, которые могут вас удивить.

1. Все вороны и вороны принадлежат к одному роду.

Представители рода Corvus можно найти на всех континентах, кроме Антарктиды и Южной Америки (хотя там живут и другие близкие родственники).На сегодняшний день ученые назвали 40 видов. В просторечии некоторых из них называют воронами, а других - воронами, грачами или галками.

Исторически название raven давалось нескольким крупным птицам Corvus с мохнатыми перьями на шее. Среднего размера представители рода обычно называют ворон , а самые маленькие виды - галок . Также есть особенность с большим клювом, известная как ладья , названная в честь необычного звука, который она издает.Но какими бы широко распространенными ни были эти ярлыки, они не являются научными и не отражают последних исследований. Несмотря на свое неофициальное название, так называемый австралийский ворон больше похож на торрезианскую ворону, чем на обыкновенного ворона.

В США, когда говорят о воронах и воронах, обычно имеют в виду американскую ворону ( Corvus brachyrhynchos ) и обыкновенного ворона ( Corvus corax ). Различить их может быть сложно, но для орлиных орнитологов это возможно.Один большой показатель - размер: обыкновенный ворон намного больше, размером с краснохвостого ястреба. У него также более клиновидный хвост. Как пишет Кевин Дж. Макгоуэн из Корнельской лаборатории орнитологии на своей странице часто задаваемых вопросов о воронах, вороны летают дольше, чем вороны, и вы можете видеть сквозь их перья на крыльях, когда они летают (среди прочего). И крики птиц существенно другие. «Американские вороны производят знакомый caw-caw , но также имеют большой репертуар погремушек, щелчков и даже четких колоколообразных нот», - пишет Макгоуэн, тогда как обычные вороны имеют «глубокое, отражающееся кваканье или гронк-гронк. .Лишь изредка ворон издает крик, похожий на крик вороны , но даже в этом случае он настолько глубокий, что его довольно легко отличить от настоящей вороны ».

Здесь вы можете услышать вокализации ворона и здесь.

2. Старшие братья и сестры ворона могут помочь своим родителям вырастить новорожденных птенцов.

Как и многие умные животные, большинство ворон довольно общительны. Например, американские вороны проводят большую часть года, живя парами (обычно спариваются на всю жизнь) или небольшими семейными группами.В зимние месяцы они собираются вместе с сотнями или даже тысячами своих сверстников, чтобы спать вместе по ночам в обширном общинном доме, который называется «приют».

С наступлением сезона гнездования пара ворон может быть достаточно удачливой, чтобы получить помощь в выращивании птенцов. Часто можно увидеть молодых птиц, защищающих гнездо своих родителей от хищников. Другие услуги, которые они могут предоставить, включают принесение еды маме и папе или непосредственное кормление младших братьев и сестер. Одно исследование показало, что 80% опрошенных американских вороньих гнезд протянули руку помощи.А некоторые птицы становятся регулярными помощниками по гнезду, помогая своим родителям более полувека.

3. Когда умирает ворона, ее соседи могут устроить похороны.

Вид мертвой вороны привлекает толпу из сотни или более живых ворон. Во время этого ритуала живые вороны почти никогда не прикасаются к мертвой, что является мотивом для выживания. Почему они это делают? Некоторые исследования показывают, что массовое скопление людей является частью стратегии выживания: птицы узнают об угрозах и, похоже, не решаются снова посещать любое место, где они встретили мертвую ворону, даже если там много еды.

4. Вороны вызвали отключение электричества в Японии.

Начиная с 1990-х годов, популяция ворон переживает бум в Японии, где - не случайно - вкусного мусора гораздо больше, чем когда-либо прежде. Это плохая новость для энергокомпаний. Городские вороны любят гнездиться на электрических трансформаторах и часто используют проволочные подвески или оптоволоконные кабели в качестве строительных материалов для своих гнезд. Результатом стала эпидемия отключений электричества из-за ворон в крупных городах Японии: в период с 2006 по 2008 год вороны украли почти 1400 оптоволоконных кабелей у токийских поставщиков электроэнергии, а по данным электрической компании Chubu, вороны несут ответственность за около 100 источников электроэнергии. отказов в год только на их объектах.

Чтобы дать отпор, Чубу в 2004 году начал устанавливать искусственные «любовные гнезда». Сделанные из непроводящей смолы, гнезда размещаются на башнях компании высоко над линиями электропередач, где птицы вряд ли причинят вред. Стратегия, похоже, работает: 67 процентов искусственных гнезд в настоящее время используются, что значительно облегчает жизнь сотрудникам Chubu.

5. Пропорционально у некоторых вороний мозг больше твоего.

По словам Макгоуэна, вороны «умнее многих студентов, но, вероятно, не так умны, как вороны.«

Вороны настолько умны и так хорошо импровизируют, что некоторые зоологи с восхищением называют их «пернатыми обезьянами». И все же с точки зрения приматов мозг вороны может показаться ничтожным. Например, новокаледонская ворона имеет мозг всего 0,26 унции. Но по сравнению с размером тела этот мозг огромен и составляет 2,7% от общего веса птицы. Для сравнения: трехфунтовый мозг взрослого человека составляет 1,9% веса его тела.

Из всех живых птиц наибольшее соотношение размеров мозга и тела у ворон, воронов и попугаев.А в лабораторных экспериментах эти птицы показывают степень познания, которая ставит их в один ряд с человекообразными обезьянами. Фактически, исследования показали, что у них гораздо более высокая плотность нейронов в переднем мозге, чем у приматов. Считается, что количество нейронов в этой области коррелирует с интеллектом данного животного. Теоретически наличие большего количества нейронов способствует лучшему когнитивному мышлению.

В исследовании 2020 года изучалось, могут ли вороны, как люди и человекообразные обезьяны, демонстрировать сознание.В мозгу вороны отсутствует кора головного мозга, где происходит большая часть сознательного восприятия мозга приматов. Исследователи отслеживали активность мозга двух ворон, выполняющих разные задачи, и обнаружили, что они могут воспринимать сенсорный ввод, что позволяет предположить, что об эволюции сознания нужно понять гораздо больше.

6. У ворон есть региональные диалекты.

Помимо знаменитого шума карканье, карканье , вороны издают еще ряд звуков. Каждый отправляет другое сообщение; например, карканье можно использовать как территориальное предупреждение или способ для ворон сообщить родственникам о своем местонахождении.

Этот птичий язык неоднороден; две разные популяции ворон могут иметь небольшие различия. Как отметили орнитолог Джон М. Марзлафф и писатель Тони Энджелл в своей книге « В компании воронов и воронов » в 2005 году, эти птицы используют «разные звуки в зависимости от региона, как человеческие диалекты, которые могут меняться от долины к долине». Если ворона сменит социальную группу, птица попытается приспособиться, разговаривая, как популярные парни. «Когда вороны присоединяются к новому стаду, - писали Марцлуфф и Энджелл, - они изучают диалект стаи, подражая крикам доминирующих членов стаи.«

7. Некоторые вороны умеют читать светофоры.

В Японии вороны-падальщики ( Corvus corone ) ездят на машинах, как огромные щелкунчики. Птицы научились брать грецкие орехи - любимое лакомство - на перекрестки дорог, где они кладут закуски с твердой скорлупой на тротуар. Затем ворона ждет, пока проезжающий автомобиль разобьет орех, после чего он прыгнет вниз и съест восхитительный интерьер.

Это рискованный трюк, но вороны обычно не сбиваются, потому что (в отличие от некоторых) они поняли, что означают светофоры.Вороны-падальщики ждут, пока загорится красный свет, прежде чем лететь вниз, чтобы поставить на дорогу непотреснутую гайку. Как только свет загорится зеленым, ворона взлетит, чтобы посмотреть, как орех переезжает издалека; он даже будет ждать следующего красного цвета, чтобы зачерпнуть внутренности ореха.

Такое поведение не ограничивается только одним видом врановых: американские вороны наблюдали то же самое в Калифорнии.

8. Вороны узнают ваше лицо и злятся.

Вам не нужна ворона для врага.В 2011 году команда из Вашингтонского университета опубликовала замечательное исследование, посвященное интеллектуальным способностям местных ворон. Целью исследователей было выяснить, насколько хорошо птицы могут распознавать человеческие лица. Итак - во имя науки - они пошли и купили две маски на Хеллоуин: одна напоминала пещерного человека, другая - Дика Чейни. Было решено, что костюм пещерного человека будет использоваться, чтобы угрожать птицам, в то время как маска Чейни была понижена до статуса контроля.

На пяти участках ученый надел маску пещерного человека, прежде чем поймать и связать диких ворон.Попадание в ловушку никогда не доставляет удовольствия, и после освобождения бывшие пленники громко «отругали» нападавшего, угрожающе каркнув. Увидев это, другие птицы, сидевшие поблизости, присоединились к драке, устремившись вниз, чтобы беспокоить неандертальца. В течение нескольких лет обе маски регулярно носили члены команды во время прогулок по всем пяти тестовым точкам. В обязательном порядке маску пещерного человека встречали гневными ругательствами и бомбардировками со стороны ворон, в том числе многих, которых никогда не ловили и не связывали, в то время как птицы в основном игнорировали маску Дика Чейни.

Удивительно, но маскировка пещерного человека продолжала вызывать враждебную реакцию через пять лет после начала эксперимента - даже несмотря на то, что команда перестала ловить ворон после тех первых нескольких посещений объекта. А некоторые из птиц, которые враждовали с носителем маски, еще не были живы, когда все это началось. Молодые вороны не могли видеть, как имитация пещерного человека схватила их знакомого, но они все равно отругали его. Ясно, что обида была передана; птицы все еще атаковали маску еще в 2013 году.

Мораль этой истории? Следите за своими манерами с воронами. Потому что, если вы плохо обращаетесь с ними, они не забудут вас, как и их друзья - или следующее поколение.

9. Новокаледонские вороны делают и используют инструменты.

Многие животные, не относящиеся к человеку, включая шимпанзе и орангутанов, создают полезные орудия, которые помогают им выжить в дикой природе. Новокаледонская ворона ( Corvus moneduloides ) - один из двух видов на планете, которые могут создавать свои собственные крючки в дикой природе.Другой называется Homo sapiens . Птицы из южной части Тихого океана используют крючки, сделанные из гибких веток, которые вороны сгибают клювами и лапами в форме буквы J, чтобы извлекать насекомых из узких щелей.

Еще один удивительный атрибут - клюв этого вида. В отличие от практически всех других птиц, новокаледонская ворона имеет клюв, который не загибается вниз. В течение многих лет причуда оставалась необъясненной, но теперь ученые считают, что уникальный клюв птицы эволюционировал, чтобы помочь ей легче схватывать инструменты, а также лучше видеть, что делает этот инструмент.

Новокаледонская ворона - не единственный эксперт в семействе врановых. В 2016 году ученые из Университета Сент-Эндрюс продемонстрировали, что ультра-редкая гавайская ворона, или «Алала» ( Corvus hawaiiensis ), также умеет использовать и изменять инструменты.

10. Вороны нападают на хищников, нападая на них.

Воронам приходится иметь дело с множеством хищников, таких как ястребы, совы, койоты и еноты. Чтобы отразить их, корвиды используют тот факт, что сила может быть в количестве.Увидев потенциального нападающего, вороны, как известно, собираются, причем некоторые группы состоят из дюжины и более птиц. Затем отдельные вороны нападают, чтобы нанести попутные удары клювами, часто нанося при этом серьезные телесные повреждения. Если все пойдет хорошо, цель отступит - хотя она может убить несколько пикировщиков, прежде чем они отступят. Корвиды - далеко не единственные птицы, которые атакуют потенциальных нападавших. Задокументировано, что это делают ласточки, синицы и даже колибри.Фактически, вороны иногда становятся жертвами насилия со стороны толпы, поскольку более мелкие певчие птицы часто чувствуют угрозу от них и коллективно набрасываются на них.

11. Вороны кое-что понимают в управлении импульсами.

Исследование, проведенное в 2014 году, показывает, что по крайней мере некоторые врановые животные могут сопротивляться желанию мгновенного удовлетворения - если вы сделаете это того, что они потратят. Исследованием руководила аспирантка Геттингенского университета Фридерика Хиллеманн, команда которой собрала пять обычных воронов и семь ворон-падальщиков.Путем тщательного ведения записей ученые выяснили, какие продукты питания любимы у всех 12 животных. Затем начался эксперимент.

Протянув руку, один из исследователей дал каждой птице по кусочку еды. Затем животным показали другой кусок корма. Корвидов заставили понять, что если им больше понравится второй вариант, они могут поменяться закусками, но только если они сначала будут готовы терпеливо посидеть в течение определенного периода времени. Если птица съела оригинальное угощение во время этого отрезка времени, она теряла возможность обменять его на новое.

Результаты Хиллеманна показали, что вороны и вороны не прочь дождаться улучшенного варианта закуски. Таким образом, птица с куском хлеба была довольна тем, что сидела тихо, если знала, что в конечном итоге в результате можно получить немного жареного свиного жира. Однако, если бы второй выбор той же птицы был еще одним куском хлеба, сидеть без дела было бы бессмысленно. Понятно, что врановые, попавшие в такую ​​ситуацию, как правило, шли вперед и ели все, что им давали. Зачем ждать того же самого?

12.ВЫ МОЖЕТЕ НАЗВАТЬ ГРУППУ ВОРОН УБИЙСТВОМ, НО НЕКОТОРЫЕ УЧЕНЫЕ БЫЛИ, НО ВЫ.

Согласно Оксфордскому словарю английского языка (OED), правильным термином для группы ворон является убийство , выражение, которое орнитологи и поэты использовали по крайней мере с 15 века, которое, как предполагает OED, может относиться к " традиционная ассоциация вороны с насильственной смертью или… с ее резким и хриплым криком ». Но может пора придумать замену. Макгоуэн ненавидит фразу «убийство ворон».«Для него это только усиливает негативное отношение общества к животным.« Эти птицы не банда мерзких злодеев », - писал он в книге Birdology .« Эти птицы - просто птицы ». МакГоуэн также хотел бы вас Знайте, что американские вороны входят в число «самых семейных птиц в мире».

.

A 3D-моделирование движущегося твердого тела в вязких потоках со свободной поверхностью с помощью соединения SPH и DEM

В этой работе представлен трехмерный двусторонний связанный метод для моделирования движущихся твердых тел в вязких потоках со свободной поверхностью. Течения жидкости решаются с помощью гидродинамики слабосжимаемых сглаженных частиц (SPH), а смещение и вращение твердых тел рассчитываются с использованием метода многосферных дискретных элементов (DEM), позволяющего использовать теории контактной механики для твердых тел произвольной формы.Жидкая и твердая фазы связаны третьим законом движения Ньютона. Предлагаемый метод не требует вычислительной сетки и не полагается на эмпирические модели для связывания жидкой и твердой фаз. Для проверки численной модели моделируются процессы плавания и опускания прямоугольного блока в резервуаре с водой, а численные результаты сравниваются с экспериментальными результатами, опубликованными в опубликованной литературе. Результаты показывают, что метод, представленный в этой статье, является точным и способен моделировать взаимодействия жидкости и твердого тела со свободной поверхностью.

1. Введение

Взаимодействие жидкости и твердого тела в потоках со свободной поверхностью вызвало большой интерес в последние годы из-за его участия в широком спектре промышленных процессов и инженерных дисциплин, таких как гидротехника, океан и экологическая инженерия. Точное численное моделирование помогает получить подробную информацию о процессе взаимодействия и улучшить инженерный дизайн, избегая при этом утомительных и длительных физических экспериментов. Обычно существует два типа модели связи [1], применяемой для расчета взаимодействия между жидкостью и твердыми телами: односторонняя связь и двусторонняя связь.В прошлом были предприняты значительные усилия для разработки численных методов двусторонней связи жидкости и твердого тела. Например, Singh et al. [2] использовал метод распределенного множителя Лагранжа для потоков твердых частиц при столкновениях. Takizawa et al. [3] смоделировали взаимодействие жидкости и твердого тела с потоками со свободной поверхностью, используя метод CIP. Latham et al. [4] моделировали движение дискретных твердых тел внутри жидкостей путем объединения DEM и CFD на основе произвольной лагранжево-эйлеровой (ALE) системы отсчета. Wu et al. В [5] представлен двусторонний алгоритм движения твердых тел (MSA) для расчета движения твердых тел в потоках со свободной поверхностью.В отличие от вышеупомянутых методов на основе сетки, бессеточные методы не требуют схемы захвата интерфейса или технологии движущейся сетки, что является явным преимуществом, когда проблема связана с разрушающимися волнами и движущейся границей. Из доступных в настоящее время бессеточных методов гидродинамика сглаженных частиц (SPH) оказалась популярной и надежной. Первоначально он был разработан для астрофизического моделирования [6, 7] и был расширен Монаганом [8] для моделирования течений со свободной поверхностью. Вместо использования сетки в методе SPH используется набор узлов интерполяции, произвольно размещенных внутри жидкости.Это дает несколько преимуществ по сравнению с методами на основе сеток при моделировании нелинейных явлений потока. Более полные обзоры на SPH можно найти в [9, 10]. В последнее время были предприняты попытки разработать основанный на SPH способ двустороннего связывания твердого вещества и жидкости в потоке со свободной поверхностью. Hashemi et al. [11] моделировали свободно плавающие тела с помощью метода фантомных частиц, который обычно используется для довольно регулярных границ. Лю и др. [12] смоделировали проблемы сцепления жидкости и конструкции, особенно для движущихся конструкций, с использованием модели гидродинамики сглаженных несжимаемых частиц (ISPH).Ren et al. [13] разработали двумерную модель SPH-DEM для моделирования взаимодействия волны и структуры путем описания движения твердых тел на основе многосферной DEM, введенной Favier et al. [14]. Canelas et al. [15] объединили SPH и DEM для описания движения твердых тел произвольной формы в вязких жидкостях на основе концепции DCDEM, введенной Камминсом и Клири [16]. Ян и др. [17] разработали улучшенный метод соединения SPH-EBG для моделирования взаимодействия жидкости со свободной поверхностью и гибкой структуры со свободными и неподвижными концами.

В этой работе представлен трехмерный метод DEM-WCSPH для моделирования движущихся твердых тел в вязких потоках со свободной поверхностью. Течение жидкости было решено с помощью гидродинамики слабосжимаемых сглаженных частиц (WCSPH), преимущество которой состоит в том, что не решается уравнение Пуассона для давления. Движение твердых тел определялось методом дискретных элементов и не требует предварительного задания. ЦМР также является лагранжевым методом, который был разработан Кундаллом и Страк [18] для описания гранулированного материала и в настоящее время широко используется в потоках твердых частиц.Модель DEM в нашем исследовании была реализована с использованием многосферного подхода, предложенного Favier et al. [14] для моделирования твердых тел различной сложной формы. Точность результатов моделирования была подтверждена сравнением с опубликованными лабораторными экспериментами по падающим и плавающим твердым телам в воде.

2. Методология
2.1. SPH для жидкой фазы

Для жидкой фазы используются следующие уравнения неразрывности и количества движения, которые задаются следующим образом: где - время, - скорость, - давление, - ускорение силы тяжести, - кинетическая вязкость, - плотность.

Ключевая идея SPH состоит в том, что соответствующая область жидкости дискретизируется за счет использования движущихся частиц, которые несут все свойства, такие как масса, плотность, скорость и давление. А любое количество частицы может быть аппроксимировано путем суммирования по соответствующим количеству своих соседних частиц в пределах своей области поддержки [9, 10]: где,, и, соответственно, масса, плотность и положение частицы, является длина сглаживания, являющаяся расстоянием между частицами и, и ядро ​​сглаживания.В целом, чем выше порядок ядер, тем выше точность схемы SPH. Ядро Вендланда имеет некоторые преимущества перед гауссовским и кубическим сплайнами [19]. Итак, он используется в этом исследовании и написан [20], где находится в 2D и в 3D,.

Следуя Morris et al. [21] и Ло и Шао [22], (1) могут быть записаны в дискретизации SPH как где и обозначают градиент, взятый по отношению к координатам частицы.

Как упоминалось ранее, жидкая фаза рассматривается как слабо сжимаемая, когда плотность жидкости может незначительно изменяться.Проблема закрытия решается с помощью уравнения состояния, позволяющего связать изменения давления с изменениями плотности. Следуя Монагану [8] и Бэтчелору [23], соотношение между давлением и плотностью для частицы определяется следующим образом: постоянная, - это эталонная плотность, - скорость звука при эталонной плотности и для жидкости, подобной воде. Скорость звука обычно выбирается равной 10-кратной максимальной скорости в жидкости, чтобы гарантировать, что колебания плотности не превышают 1%.

При решении любой краевой задачи правильное выполнение граничных условий имеет решающее значение.Из-за лагранжевого описания и усечения ядра сложно реализовать твердые границы в SPH. В этой работе используются так называемые динамические граничные условия [24] как для подвижной, так и для неподвижной границы. Он состоит в создании граничных частиц, которые удовлетворяют тем же уравнениям неразрывности (4) и состоянию (6), что и частицы жидкости, но их положения не обновляются с использованием уравнения импульса (5), и они остаются фиксированными в положении (фиксированные границы) или двигаться согласно некоторой внешней функции (движущиеся объекты).

Наконец, положения частиц обновляются каждый временной шаг с использованием варианта XSPH [10]:

.

Почему стальные лодки могут плавать по воде, когда стальной стержень тонет?

Стандартное определение плавания было впервые записано Архимедом и звучит примерно так: объект в жидкости испытывает восходящую силу, равную весу жидкости , вытесненной объектом . Таким образом, если лодка весит 1000 фунтов (или килограммов), она будет тонуть в воде, пока не вытеснит 1000 фунтов (или килограммов) воды. При условии, что лодка вытесняет 1000 фунтов воды до того, как все это затоплено, лодка плавает.

Нетрудно сформировать лодку таким образом, чтобы ее вес был смещен до того, как лодка полностью погрузится под воду. Причина в том, что это так просто, потому что значительная часть интерьера любой лодки состоит из воздуха (в отличие от стального куба, который полностью выполнен из стали). Средняя плотность лодки - сочетание стали и воздуха - очень легкая по сравнению со средней плотностью воды . Таким образом, на самом деле очень небольшая часть лодки должна погрузиться в воду, прежде чем она сместит вес лодки.

Объявление

Следующий вопрос, который нужно задать, касается самого плавающего . Как молекулы воды узнают, что 1000 фунтов из них исчезли? Оказывается, что фактическое плавание связано с давлением , а не с весом. Если вы возьмете столб воды размером 1 квадратный дюйм и высотой 1 фут, он весит около 0,44 фунта в зависимости от температуры воды (если вы возьмете столб воды размером 1 см квадрат на 1 метр, он весит около 100 граммов).Это означает, что столб воды высотой 1 фут составляет 0,44 фунта на квадратный дюйм (psi). Точно так же столб воды высотой 1 метр испытывает давление 9800 паскалей (Па).

Если вы погрузите ящик с прикрепленным манометром (как показано на этом рисунке) в воду, то манометр будет измерять давление воды на глубине погружения:

Если вы погрузите ящик в воду на 1 фут, датчик покажет 0.44 фунта на квадратный дюйм (если вы погрузите его на 1 метр, это будет 9800 Па). Это означает, что нижняя часть коробки имеет направленную вверх силу , приложенную к этому давлению. Таким образом, если коробка имеет размер 1 квадратный фут и погружена на 1 фут, нижняя часть коробки поднимается под давлением воды (12 дюймов * 12 дюймов * 0,44 фунта на квадратный дюйм) 62 фунта (если квадрат 1 метр и погруженный на глубину 1 метр, восходящая сила 9800 ньютонов). Это просто происходит в точности равным весу кубического фута или кубического метра вытесняемой воды!

Именно это давление воды, направленное вверх, давит на дно лодки, заставляя ее плавать.Каждый квадратный дюйм (или квадратный сантиметр) лодки, находящейся под водой, испытывает давление воды, толкающее его вверх, и это комбинированное давление поддерживает плавучесть лодки.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с ссылками на следующей странице.

.

Как работает вода | HowStuffWorks

Водородная связь между молекулами воды, о которой мы говорили в первом разделе, является причиной двух уникальных свойств воды: когезия и адгезии . Сплоченность - это то, что вода очень легко прилипает к себе. Адгезия означает, что вода также очень хорошо прилипает к другим предметам, поэтому она растекается тонкой пленкой на определенных поверхностях, например на стекле. Когда вода вступает в контакт с этими поверхностями, силы сцепления превышают силы сцепления.Вместо того, чтобы слипаться в клубок, он распространяется.

Вода также имеет высокий уровень поверхностного натяжения . Это означает, что молекулы на поверхности воды не окружены одинаковыми молекулами со всех сторон, поэтому их притягивает только когезия других молекул глубоко внутри. Эти молекулы сильно связаны друг с другом, но слабо прилипают к другой среде. Одним из примеров этого является то, как вода скапливается на восковых поверхностях, таких как листья или вощеные автомобили.Поверхностное натяжение делает эти капли воды круглыми, поэтому они покрывают как можно меньшую площадь поверхности.

Объявление

Капиллярное действие также является результатом поверхностного натяжения. Как мы уже упоминали, это происходит у растений, когда они «всасывают» воду. Вода прилипает к внутренней части трубок растения, но поверхностное натяжение пытается ее сгладить. Это заставляет воду подниматься и снова связываться с собой, и этот процесс продолжается до тех пор, пока не накопится достаточно воды, чтобы гравитация начала тянуть ее обратно вниз.

Водородные связи воды также являются причиной того, что ее твердая форма, лед , может плавать в своей жидкой форме. Лед менее плотен, чем вода, потому что молекулы воды образуют кристаллические структуры при температуре ниже нуля (32 градуса по Фаренгейту или 0 градусов Цельсия). Тепловые свойства воды также связаны с ее водородными связями. Вода имеет очень высокую удельную теплоемкость , то есть количество тепла на единицу массы, необходимое для повышения ее температуры на один градус Цельсия.Энергия, необходимая для повышения температуры воды на один градус Цельсия, составляет 4,2 джоуля на грамм. Вода также имеет высокую теплоту испарения , что означает, что она может принимать много тепла без значительного повышения температуры. Это играет огромную роль в климате, потому что океанам нужно много времени, чтобы нагреться.

Вода часто известна как универсальный растворитель , что означает, что в ней растворяются многие вещества. Вещества, растворяющиеся в воде, гидрофильные .Это означает, что они так же сильны или сильнее, чем силы сцепления воды. Соль и сахар полярны, как вода, поэтому они очень хорошо растворяются в ней. Вещества, не растворяющиеся в воде, гидрофобны . Отсюда поговорка «масло и вода не смешиваются». Растворимость воды - вот почему вода, которую мы используем, редко бывает чистой; в нем обычно растворено несколько минералов.

Присутствие этих минералов составляет разницу между жесткой водой и мягкой водой .Жесткая вода обычно содержит много кальция и магния, но также может содержать металлы. Мыло плохо пенится в жесткой воде, но жесткая вода обычно не опасна. Он также может вызывать отложения известкового налета в трубах, водонагревателях и туалетах.

Некоторые из последних споров о свойствах воды заключаются в том, как ведет себя лед, когда он тает. Некоторые ученые утверждают, что он выглядит примерно так же, как и в твердом состоянии, за исключением того, что некоторые из его водородных связей разорваны. Другие утверждают, что это совершенно новая структура.Так что, несмотря на всю важность, мы до сих пор не совсем понимаем воду.

Для получения дополнительной информации о воде и связанных темах ознакомьтесь с ссылками на следующей странице.

.

Смотрите также