Все для дітей


Я. Перельман
"Цікава фізика". Книга 2.
Глава 2. Сила. Робота. Тертя

ФІЗИЧНА ПРИЧИНА КАТАСТРОФИ «ЧЕЛЮСКІНА»

З сказаного зараз не слід робити поспішного висновку, що тертя об лід мізерно при всяких обставинах. Навіть при температурі, близькій до нуля, тертя об лід буває нерідко досить значно. У зв'язку з роботою криголамів ретельно вивчалося тертя льоду полярних морів про сталеву обшивку корабля. Виявилося, що воно несподівано велике, не менше тертя заліза по залізу: коефіцієнт тертя повий сталевий суднової обшивки про лід дорівнює 0,2.

Щоб зрозуміти, яке значення має ця цифра для суден при плаванні в льодах, розберемося в малюнку; він зображує напрямок сил, що діють на борт MN судна при напорі льоду.


«Челюскін», затертий в льодах. Внизу: сили, діючі на борт MN судна при напорі льоду.

Сила Р тиску льоду розкладається на дві сили: R, перпендикулярну до борту, і F, спрямована по дотичній до борту. Кут між Р і R дорівнює куту а нахилу борта до вертикалі. Сила Q тертя льоду об борт дорівнює силі R, помноженої на коефіцієнт тертя, тобто на 0,2; маємо: Q = 0,2R. Якщо сила тертя Q менше F, остання сила захоплює напирающий лід під воду; лід ковзає вздовж борту, не встигаючи завдати шкоди судну. Якщо ж сила Q більше F, тертя заважає ковзанню крижини, і лід при тривалому натиску може зім'яти і продавити борт.

Коли ж Q < F? Легко бачити, що

F = R tga;

отже, повинно існувати нерівність:

Q < R tga;

а так як Q = 0,2R, то нерівність Q < F призводить до іншого:

0,2R < R tga, або tga > 0,2.

За таблицями відшукуємо кут, тангенс якого 0,2; він дорівнює 11°. Значить, Q < F тоді, коли a > 11°. Тим самим визначається, який нахил бортів корабля до вертикалі забезпечує безпечне плавання в льодах: нахил повинен бути не менше 11°.

Звернемося тепер до загибелі «Челюскіна». Цей пароплав, не криголам, успішно пройшов весь північний морський шлях, але в Беринговому протоці виявився затиснутим в льодах.

Льоди забрали «Челюскін» далеко на північ і розчавили (у лютому 1934 р.). Двомісячне героїчне перебування челюскінців на крижині і спасіння їх героями-льотчиками збереглося у багатьох в пам'яті. Ось опис самої катастрофи:

«Міцний метал корпусу здав не відразу, - повідомляв по радіо начальник експедиції О. Ю. Шмідт. - Видно було, як крижина вдавлюється в борт і як над нею листи обшивки пучаться, вигинаючись назовні. Лід продовжував повільне, але чарівне наступ. Спучених залізні листи обшивки корпусу розірвалися по шву. З тріском летіли заклепки. В одну мить лівий борт пароплава був відірваний від носового трюму до кормового кінця палуби...»

Після того, що було сказано в цій статті, читачу повинна бути зрозуміла фізична причина катастрофи.

Звідси випливають і практичні наслідки: при спорудженні суден, призначених для плавання в льодах, необхідно надавати бортах їх належний ухил, а саме не менше 11°.

Цікава фізика Я. Перельмана

 






Система Orphus

ПІДТРИМАЙТЕ САЙТ!

Вам сподобався наш сайт, і ви хотіли б підтримати його? Це дуже просто: розкажіть про нас друзям!
ДЕТАЛЬНІШЕ

  © 2014 Все для дітей