科普:輪船浮在水上,逆水靠岸的原因,是如何通過葛洲壩呢?

2020-12-12 貝貝聊科技

今天小編帶大家了解一下輪船這個海上出行工具。

現代的大輪船都是用鋼鐵製成的,鋼比水重6倍多,船裡所載的大多數貨物如糧食、機器、建築器材等,也都比水重得多,為什麼船載了這麼重的東西還能漂浮在水上呢?

要說明這個問題,我們可以做個試驗:把一張薄鐵皮放在水裡,它立刻就沉下去了;如果把這張鐵皮做成一個盒子,重量沒有改變,它卻能漂浮在水上;不僅如此,在盒子裡再裝些東西,盒子也僅僅下沉一些,仍能漂浮在水面上。這是因為盒子的底面上要受到水豎直向上的浮力,只要浮力大於鐵盒的重量,就託住了鐵盒使它不會下沉。當然鐵盒的四周同時也受到水的壓力,不過它前後兩面所受的壓力大小相等,方向相反,相互抵消了;左右兩面的壓力也同樣相互抵消了。浮力是隨著物體浸沒在水裡部分的體積增大而增大的。因為鐵盒子的體積比鐵皮大得多,排開水的重量也大得多,所受到的浮力也大多了,因此,盒子裡裝了東西還能浮在水面上。大輪船能浮在水上的道理也是一樣的。

物體浮沉的定律,是2000多年前古希臘的學者阿基米德發現的,他準確地說:「作用於水中物體上的浮力的大小等於物體所排開水的重量。」正因為如此,大輪船雖然重達數萬噸,體積龐大,但由於吃水越深,就意味著船所排開水的重量越大,船所獲得的浮力也就越大,當然也就可以裝載更多的東西了。

自行車有剎車,汽車和火車也有剎車,可是你知道輪船有剎車」嗎?

如果你乘輪船,就會發現一個很有趣的現象:每當輪船要靠岸的時候,總是要把船頭頂著流水,慢慢地向碼頭斜斜地靠近,然後再平穩地靠岸。江水越急,這種現象越明顯。如果是順流而下的船隻,它們到岸時並不立刻靠岸,而要繞一個大圈子,使船逆著水流方向行駛以後,才慢慢地靠岸。這是為什麼呢?

這裡有個簡單的算術題,你不妨做一做:假若水流的速度是3千米/時,船要靠岸時,發動機已經停了,它的速度是4千米/時,這時候要是順水,這條船每小時走幾千米?要是逆水呢?

你也許脫口就可以把上面的題目答出來,那就是:順流時,每小時船行7千米;逆流時,每小時船行1千米。

既然目的是要使船停下來,那麼,究竟是以7千米/時那麼快的速度容易停下來,還是以1千米/時那麼慢的速度容易停呢?當然是船速越慢越容易停靠。

這樣看來,使輪船逆水靠近碼頭,就可以利用水流對船身的阻力,而起一部分「剎車」作用。當然,輪船另外還裝有「剎車」的設備和動力,例如當輪船靠碼頭或運行途中發生緊急情況,急需要停止前進時,就可以拋錨;同時,輪船的主機還可以利用開倒車來起「剎車」作用。

1984年,在我國湖北省宜昌市的長江江面上,攔起了一道長2595米、高47米的大壩,它就是著名的葛洲壩水電站大壩。葛洲壩的建成,不但提供了周圍省區豐富的電能,也大大改善了長江中上遊地區的水路航運條件。你或許會很奇怪攔江大壩上下的水面高度相差幾十米,長江中的船隻是如何順利通行的呢?

原來,寬厚的葛洲壩中間,設有國內最大的船閘,它像一個長方形的盒子,長280米、寬34米,是船舶通過落差懸殊的水壩的過渡地帶,由上下閘門組成封閉的閘室。當船舶順流而下時,先通過上閘門進入閘室,然後關閉上閘門,閘室內的水有洩水道排放,船體隨水位一起下降。當閘室內的水位與下遊水位持平時,便可開啟下閘門,輪船就像下了一個臺階一樣從閘室平穩地駛向開闊的江面。相反,輪船從下遊向上遊航行時,先要向閘室內灌水,使船位隨閘室內水位增高而上升,直至與上遊水位齊平。

葛洲壩船閘上的閘門巨大無比,每扇寬達19.7米、高34米、厚2.7米、重達600噸。如此巨大而沉重的閘門,當然要靠機械操縱來完成開啟和閉合。在船閘上,設有許多信號指揮裝置和電腦控制系統,船舶的過閘過程完全實現了自動化。

今天小編普及的關於輪船的知識你了解了嗎?

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