轮船一般都是用钢造的,钢远比水重得多。而且,轮船上装的许多货物如粮食、机器、建筑用材等也都比水重,但是为什么装了那么多东西的船却不会沉底呢？这里就应用到了一条重要的物理定律：“作用于水中物体上的浮力的大小等于物体排开水的重力。”这条物体浮沉的定律,改变了人类过去一直用木材造船的历史。
浮力定律
我们可以做个小实验来证明一下这个定律：找一块薄铁皮,把它放在水上,它就立刻沉下去了；如果我们用这块铁皮做个铁盒子,再放到水上,虽然重力没有变,它却能漂浮在水面上。而且即使往盒子里加点东西,盒子也只是下沉一点点,但仍能漂浮在水面上。这是因为盒子底面受到水的压力,这个压力就是竖直向上的浮力。当浮力大于铁皮的重力时,就托住铁盒让它浮在水面上。而浮力是随物体排开液体重力的增加而增加、随物体底部面积的增大而增大的。大轮船浮在水上就是根据这个定律。船越大,即船的底部面积越大,船排开水的重力也越大,它所受的浮力也就越大,即使轮船装运很多的货物,也不会沉底了。
离开水面行驶的船
船是一种重要的水上交通工具,但是很多人嫌它航行得太慢。这是因为船在水中行驶时,船体要受很大的水体阻力。如果能将船体托离水面,就可以大大地减少阻力,使船速大大加快。这就是气垫船的基本原理。气垫船在航行时,船体完全离开了水面,因而只受到空气的阻力,比在水中航行时,阻力大大地减小。这种船有的能载几百个乘客,每小时竟可以航行100千米。那么究竟是什么力量把几百吨重的船举离水面的呢？
气垫船的气压作用
气垫船上装有几台很大的鼓风机。这些鼓风机产生的压缩空气,由船四周的环形通道喷出,以很大的压力向下冲向水面。根据作用力和反作用力的原理,船体就得到一个方向向上的反作用力。当反作用力足以托起船体重量时,船体就被抬出水面。这时,在水面和船体之间,形成了一层气垫,气垫船因此而得名。然后,利用斜向插入水中的螺旋桨,或利用空气螺旋桨产生推力,来推动船舶前进。气垫船不仅能在水面航行,也可以在陆地上行驶,是一种水陆两栖的交通工具。同样,气垫船在陆地上行驶时,船和地面之间也会形成一层气垫,把船托起来。
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