浮在水面的船和沉沒的鐵達尼號                        作者   劉慧珮

 
科學篇Part【7】
角色扮演:小強---對科學很有興趣,並且喜歡發問的小孩。
博士---住在小強隔壁的聰明博士,喜歡研究科學事物的原因,和小強是好朋友,並且能回答小強發問
的科學問題。

★小朋友,你有沒有去過港口呢?你有沒有看過蔚藍的大海呢?在港口不但可以看到海,也會看到環繞在海岸邊的海鷗喔!不過,在港口堻怬l引我們注意的,應該就是體積龐大的貨船和停靠在港口邊一艘一艘的漁船了。
漁船都是漁夫用來捕魚的,有幾個或是幾十個漁夫會坐上漁船,到附近的大海去捕魚,捕了幾天的魚,就載著滿船的魚和蝦回來。這些漁船是怎麼載著漁夫跟漁獲回港口呢?


還有體積龐大的貨船啊,載了很多貨物還有很多人,他們常常要將船開到很遠很遠的外國去,這些貨船可能要在海上航行好幾個月才能到達目的地呢?所以啊!它們都很大,看起來也很堅硬、很重,那麼,這些大貨船是怎麼在海上航行這麼久的時間呢?
到底是什麼原因可以讓船浮在海上,而不會沉到海底去呢?小朋友你知道到底是為什麼嗎?嗯,看來,我們又要請博士和小強來幫我們解決這個疑問了喔!
有請博士跟小強…..咦,他們通通都不在家,會去哪裡了呢?喔!原來博士帶著小強到電影院去看電影了,嗯,我們等等看他們什麼時候會回來。
咦,遠遠的地方有兩個人走過來,那不就是博士跟小強嗎?他們邊走還邊講什麼呢?我們去聽聽吧!
博士:小強啊!你喜不喜歡看今天這部電影啊?
小強:博士,您說鐵達尼號啊!嗯,我覺得這是一部很好看的電影呢!
博士:是啊!這可是真實發生的事情改成電影的喔!
小強:真實的事情。博士,真的有鐵達尼號這艘船嗎?
博士:真的有這艘船啊!在西元1912年的時候,這艘船剛剛建好的時候,還號稱世界上最大、永不沉沒的船呢?
小強:西元1912年,那不是好久以前了嗎?哇!以前的人就可以建這麼大一艘船啊?
博士:是啊,在西元1912年的時候,人們就已經有能力可以建造一艘像鐵達尼號一樣的大船了呢!
小強:這艘船到底可以載多少人呢?
博士:嗯,根據估計,可以載好幾千人呢!不過啊,鐵達尼號第一次航行的時候,大概只有四千多人在船上,剩下的都是一些巨大的貨物,像車子啦、家具啦、還有很多的古董呢!
小強:哇,博士,這麼大一艘船,又載了這麼多東西,怎麼浮在海上,航行這麼多天呢?
是啊,貨船這麼大又這麼重,又載了那麼多人和貨物,為什麼能浮在海面上,而不會沉下去呢?
博士:喔!這就跟浮力有關係了!
小強:浮力?什麼是浮力啊?
博士:浮力就是可以讓在水中東西浮起來的力量啊!
小強:可以讓東西在水中浮起來的力量?就像我在浴缸堿~澡的時候,身體好像要浮起來一樣,那就是博士您說的浮力嗎?
博士:沒錯,小強你在浴缸堿~澡時,身體好像要浮起來的那種感覺,就是浮力在作怪喔!
小強:可是浮力再怎麼大,也不可能讓那麼重的船浮起來啊?
博士:喔,可不是這樣喔!因為啊,浮力並不只有你想像中的那樣,只能讓身體在水中浮起來,其實啊,浮力可是很大的喔!
小強:那麼,博士,我知道有很多力量都可以用科學方法將它計算出來,浮力也是可以用科學方法計算的嗎?
博士:當然可以啊!我們可以用科學的計算方法,把水中的浮力算出來喔!
小強:真的可以用科學方法將浮力計算出來啊!
博士:是啊,浮力也可以用科學方法來計算,不管是多大的東西,在水媟|有浮力,而這種浮力在科學界是可以被計算的。
小強:那麼,博士,這麼大一艘船是怎麼靠浮力浮在海面上的呢?還有,到底什麼是浮力呢?
哦~~原來博士所說的浮力是那種可以用科學方法計算出來的浮力,可是,為什麼船能夠浮在海上跟浮力有關係呢?難道沒有浮力,船就不能浮在海上了嗎?到底浮力跟浮在海上的船有什麼關係呢?
博士:船是怎麼浮在水面上的,還有什麼是浮力啊?嗯,這個問題我們要先從什麼是浮力開始講起了。
小強:好啊,好啊,博士,您趕快告訴我什麼是浮力吧!
博士:呵呵呵,別急別急,要告訴你什麼是浮力啊,我可能要先做個實驗給你看喔!
小強:做實驗?在這裡怎麼做實驗啊?
博士:我們得先找個有水的地方,對了,前面公園有個小水池,我們到那裡去做實驗吧!
什麼是浮力呢?博士要找個地方做有關浮力的實驗給我們看呢!在前面有一個公園,公園堶閬n有一個養了很多魚的小水池呢!我們就跟博士和小強到公園堛漱籉嶽Ы銦A看看博士怎麼做浮力的實驗吧!
不過,博士走的有點慢,小強跑在博士的前面,結果他先到了水池旁邊,博士呢,還在後面慢慢的走著呢!
小強:博士,您走快一點啦!
博士:呵呵呵,好好,我走快一點。
小強:博士,這個水池可以做什麼實驗啊?
博士:喔!要講到浮力就必須要有水啊!因為浮力就是物體在水中,水給物體向上的壓力啊!
小強:物體在水中,水給物體向上的壓力就是浮力。啊!壓力怎麼會成變浮力嘛?博士,我搞混了啦,您可不可以用簡單的方法解釋給我聽呢?
博士:呵呵呵,真是不好意思,我好像讓你越聽越糊塗了,好吧,我用很簡單的方式講解給你聽喔!
真的是越聽越糊塗呢!壓力怎麼會跟浮力有關係呢?博士,您還是用一個簡單的方法講給我們聽吧!
博士:我們先找個東西放到水堿搰搷a!小強啊,你去找個小樹枝給我。
小強:小樹枝嗎?好的,我去找找。
博士要小強先去找個小樹枝,小強趕緊跑到公園的樹林找找看,一會兒,小強就從樹林塈鋮鴗p樹枝,跑回水池旁邊,一邊將樹枝拿給博士,小強還一邊在喘著氣呢!
小強:博士,我…..我找到樹枝了。
博士:呵呵呵,真是辛苦你了。來,我們來看看水對樹枝的浮力吧!
小強:水對樹枝的浮力?

★為了要看仔細一點,小強也蹲到博士的旁邊想看的更清楚。
博士:小強你看好喔,如果我現在把樹枝丟到水堨h,你猜這個樹枝會沉下去還是浮起來呢?
小強:樹枝丟到水堨h當然會沉到水堸琚I
博士:呵呵呵,我們來丟丟看吧!
小強:沉下去、沉下去,樹枝一定會沉下去的。
把樹枝丟到水堙A到底會沉下去還是浮起來呢?小強猜這支樹枝一定會沉下去,可是啊,當博士把樹枝丟到水堨h的時候,樹枝不但沒有沉下去,反而浮了起來,根本沒有沉下去的樣子呢!怎麼會這樣呢?樹枝為什麼沒有如小強想像的那樣沉下去,反而浮起來了呢?
小強:咦,為什麼樹枝沒有沉下去呢?
博士:呵呵呵,這就是浮力啊!就是浮力讓樹枝不但沒有沉到水堙A反而浮了起來。
小強:那是因為樹枝比較輕,所以會浮在水面上。
博士:喔!你是這樣覺得嗎?其實這跟輕重是沒有關係的。
小強:真的嗎?我不相信,博士,可以再做個實驗嗎?
博士:好吧,我看看有什麼東西喔,嗯,我看看剛剛買的東西埵酗偵禰i以拿來做實驗的。
博士找了一下剛剛買的東西中,有沒有適合做實驗的東西呢?咦,在裝東西的袋子埵酗@個杯子喔,博士把杯子拿了出來,奇怪,杯子也能拿來做實驗嗎?
博士:呵呵呵,小強,你來看看這個杯子,我把它放到水堨h,你再猜猜這個杯子會不會沉下去呢?
小強:沉下去、沉下去,杯子這麼重,一定會沉下去。
博士:哦,讓我們來看看吧!
到底有重量的杯子是會沉到水堨h,還是會浮起來呢?博士慢慢的把杯子放到水堙A杯子究竟會不會沉下去呢?
小強:浮…浮…浮起來了!
博士:呵呵呵,你看,雖然杯子很重,但是它還是浮起來了啊!
小強:怎麼會這樣呢?
博士:這就是浮力啊!小強你仔細看看這個杯子沉進水堛熙﹞嚏C
小強:杯子沉進水中的部分?

 

★原來杯子雖然是浮在水面上的,但是還是有一點點的杯底沉進水堙A不過,還是可以浮在水上,而不會整個杯子都沉到水堨h呢!
小強:奇怪,為什麼只有杯底沉進水堜O?
博士:這就是跟如何計算出浮力的方法相關了。
小強:喔,計算浮力的方法?
博士:是的,用科學的方法來計算浮力,是有一種方法的。
小強:喔,怎麼計算呢?
博士:那就是啊,「物體的浮力等於沉在水底的體積」。
小強:沉在水底的體積?
博士:沒錯,浮力的大小會以東西沉在水堛漕熙﹞斃橦n來計算,沉在水堛瘍橦n越大,浮力就越大。
小強:喔,如果沉在水堛瘍橦n越大,那麼浮力就越大囉!
博士:是啊,就是這樣,
小強:那如果全部的體積都沉在水堙A不就是全部體積大小的浮力嗎?
博士:沒錯,可是,浮力並不是只有向上的力量喔,還有向左和向右的力量,這三邊的力量合在一起,才能夠讓有一些體積沉在水堛漯F西,安安穩穩的浮在水面上。
小強:三邊的浮力!如果只有一邊呢?
博士:如果只有一邊啊,物體就不可能會平穩的浮在水面上啊!
小強:那樹枝只有向上的浮力啊,因為它沉在水堛瘍橦n那麼小。
博士:小強,你剛剛說,樹枝沉在水堛瘍橦n很小,代表說,還是有沉在水堛熙﹞嚏A所以,它還是向上面、向左邊和向右邊這三邊的力量讓它浮起來的啊!
小強:喔,我了解了,樹枝和杯子都可以浮在水面上,不同的是,它們沉在水堛滬捫n不一樣大。
博士:沒錯,就是這樣。
小強:可是,為什麼它們沉在水堛熙﹞懋|不一樣大呢?

★哦,原來東西要好好的浮在水面上,必須要靠向上,向左跟向右的力量才能夠浮起來啊!還有,樹枝和杯子都可以浮在水面上,但是它們沉在水堛滬捫n不一樣大,不過,為什麼它們沉在水堛瘍橦n會不一樣大呢?
博士:喔,這也跟重量有關係啊。
小強:跟重量有關係?
博士:是啊,其實啊,重量越重,它下沉的部份就會越大呢!
小強:如果像博士所說的,那麼,大貨船那麼重,應該會整個沉下去了吧!
博士:咦,小強,你忘了我剛剛所說的嗎?只要有下沉的體積,就會有三邊的力量讓它浮起來啊!雖然貨船很重,不過它的體積也很大,船的底部面積也很大,所以,那麼大的底部面積進入水中,就會有同樣大的浮力讓船浮在水面上。
小強:博士,您的意思就是說,大貨船的船底面積很大,加上它的體積也很大,所以所受到的浮力也會跟著變大嗎?
博士:沒錯,而剛好向上、向左、向右的三種讓船浮起來的力量都跟船本身向下的重量抵消掉了,所以大貨船就可以安安穩穩的浮在水面上。

★原來,可以讓大貨船浮在水面上航行的原因,就是這三種力量和船本身向下的重量抵消才能浮起來啊!既然是這樣,為什麼鐵達尼號還會沉下去呢?不是只要重量跟三種力量抵消就可以浮在水面上了嗎?小強,替我們問問博士吧!
小強:博士,既然您說只要向上、向左、向右的三種讓船浮起來的力量都跟船本身向下的重量抵消掉,大貨船就可以浮在水面上的話,為什麼鐵達尼號還會沉到水底去呢?
博士:你有沒有發現,大貨船的底部會漆成特殊的紅色,還有刻上記號呢?
小強:有啊,我有發現船的底部漆成紅色喔,可是,我並沒有發現船底還刻上記號啊?
博士:喔,那小強你觀察的不夠仔細囉!船底刻上的記號我們常常都稱呼它為「吃水線」,也就是說,如果船在海中航行的時候,海水還沒到這一條吃水線,那麼,船就可以很安全的浮在海面上航行;可是,如果水已經超過這一條吃水線了,那麼代表船的重量太重了,會有沉下去的可能喔!
喔!原來在船底部的刻度就叫做吃水線啊!可是,船原本好好的浮在水面上,為什麼會突然過重,讓海水的位置超過吃水線呢?
博士:大部分的船在航行前啊,設計船的人都會計算好重量,讓船可以安全的航行在海上,可是啊,如果船在航行的時候,不小心讓海水進到船堶悸爾隉A船就會過重,這樣一來,船很容易就會沉了呢!
小強:是啊,我想起來了,電影堶捱t的鐵達尼號就是因為撞到冰山,船底破了一個大洞,讓海水跑進船裡面,鐵達尼號才會沉下去的呢!
博士:就是這樣沒錯,那時候的鐵達尼號實在是跑的太快了,來不及閃避冰山,才會讓船底撞破,海水也就跑進船裡面,這樣一來,船的重量無原無故的增加,比當初設計船的人預估的重量多出好幾倍,海水的位置早就超過了吃水線,那麼大的一艘船就沉下去了。
★啊,原來是這樣啊!那麼大的一艘船就因為重量太重了,而沉到水堨h了。可是,那漆紅色的船底又是怎麼一回事呢?
博士:其實啊,在船底漆上紅色的漆也是一種標示船的重量的方法呢?
小強:啊,原來那種紅紅的漆並不是讓船看起來比較漂亮的作用嗎?
博士:呵呵呵,因為紅色很明顯,所以就在吃水線以下塗上這種紅色,如果船在海上航行,沒有看到紅色的漆,那麼就要趕緊減輕重量了喔!
小強:為什麼是紅色呢?為什麼不是黃色或是綠色呢?
博士:因為大家發現,紅色的漆在藍藍的海水中看的最清楚啊!而且啊,這種紅色的漆還有另外一種用途喔!
小強:另外一種用途?
博士:是啊!這種紅色的漆在鹹鹹的海水裡面,可以保護船在海水的部分不會被腐蝕掉呢!
小強:博士您的意思是說,這種漆有特殊的功能啊!
博士:是啊,這種專門漆船底的紅色漆,加有防止腐蝕的化學物品,所以才能讓船在海堹閬獢A而不會被海水腐蝕掉啊!
小強:哇!真是神奇啊?博士,我今天不但看部好電影,還知道了什麼是浮力,另外,也知道鐵達尼號沉到海中的原因,而且,也知道船底為什麼要漆成紅色的呢!
博士:而且你也還知道,以後觀察東西,可要觀察仔細一點,對於科學問題,也不能隨便下結論喔!
小強:是的,博士,我知道了,我以後對不知道的事情,再也不會亂下結論了!

★小朋友,現在你知道讓船浮在海上,而不會沉到海底去的原因了嗎?還有,你也像小強一樣,不但知道了什麼是浮力,也知道不能對不了解的事情亂下結論了嗎?尤其是科學問題喔!因為科學問題都是要有根據的才行,而不是自己胡亂猜測的喔!小朋友,記住了嗎? <完結篇>


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