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日常生活:為什么船的速度都很慢

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人在水中游泳受到的水的阻力,比人在陸地上跑步的時(shí)候受到的空氣阻力要大很多。這是因?yàn)槲矬w在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候所遇到的阻力和周圍物質(zhì)的密度有關(guān),水的密度大概是空氣密度的800倍,水中行駛的船舶受到的阻力也要比空氣中行駛的火車、汽車、飛機(jī)受到的阻力大800倍。所以,在水中航行的船舶跑不快。

為什么船舶的行駛速度慢?想要知道為什么船舶的行駛速度比較慢,我們可以了解一下人類的運(yùn)動(dòng)紀(jì)錄,世界百米跑紀(jì)錄保持者跑完100米所花時(shí)間是世界游泳紀(jì)錄保持者游完100米自由泳所花的時(shí)間的五分之一,這又是什么原因呢?

原來,人在水中游泳受到的水的阻力,比人在陸地上跑步的時(shí)候受到的空氣阻力要大很多。這是因?yàn)槲矬w在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候所遇到的阻力和周圍物質(zhì)的密度有關(guān),水的密度大概是空氣密度的800倍,水中行駛的船舶受到的阻力也要比空氣中行駛的火車、汽車、飛機(jī)受到的阻力大800倍。所以,在水中航行的船舶跑不快。

誰在攔著船舶快速行駛?船舶在水中航行遇到的水阻力主要包括興波阻力、摩擦阻力和渦流阻力。潛艇在水下沒有興波阻力,但是渦流阻力和摩擦阻力依然存在。

摩擦阻力指的是船體和水摩擦產(chǎn)生的阻力,摩擦阻力大小和船體在水中浸沒的面積和速度也呈正相關(guān)。也就是說船體浸沒在水中的面積越大,摩擦阻力就越大。而船速越高,摩擦阻力也會(huì)越大。

興波阻力指的是在水中行駛的時(shí)候,水中興起波浪形成的對(duì)船舶的阻力。興波阻力的大小和船體形狀以及速度有關(guān),船體比較窄,呈流線型并且船體表面比較光滑,興波阻力就??;船速越快,興波阻力就越大。渦流阻力是指船舶在水中行駛的時(shí)候,在船尾產(chǎn)生渦流而形成的阻力,渦流阻力的大小和浸沒在水中的船體形狀有關(guān)。另外,在風(fēng)浪中航行的船舶還會(huì)產(chǎn)生波濤阻力和迎風(fēng)阻力。

船舶提速是怎么實(shí)現(xiàn)的?正是由于船舶在水中行駛會(huì)受到這些阻力的作用,所以船舶的速度很難得到大幅提高。船舶在低速航行的時(shí)候,摩擦阻力占主導(dǎo)地位;高速航行的時(shí)候,興波阻力有快速增加,超過摩擦阻力而占主導(dǎo)地位。要提高船舶速度,一是要增加船舶的動(dòng)力,二是可以減少水阻力。增加動(dòng)力裝置的功率才能達(dá)到增加船舶動(dòng)力的目的,這也就意味著機(jī)器和燃料重量的增加,船舶噸位也隨之增加,這樣一來水阻力也相應(yīng)增加。所以,用增加動(dòng)力的方法使船舶增速,增幅是很有限的。要減少船舶遇到的水阻力,就要讓船體離開水面,或減少船體浸沒在水中的面積,在這種思路下,滑行艇、水翼艇和氣墊船等新船型就隨之出現(xiàn)了。

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