如何让你的纸板船保持漂浮

如何让你的纸板船保持漂浮


距离纸板船比赛只剩下两周多的时间,各参赛队正在计划将他们的设计打造为 Cam 上最快、最持久、最漂亮的纸板工艺品。但是如何设计最好的纸板船呢?它们如何漂浮,为什么会在水中分解?

让你的船保持漂浮的科学原理

您可能对哪些物体已经漂浮有一些直觉。轻的物体容易漂浮,而重的物体会下沉。然而不知何故,百万吨级货船能够漂浮。他们是如何实现这一目标的?通过利用阿基米德原理。

“希望, 校队 团队不会因为我泄露了我们的秘密而把我扔进康河里”

希腊哲学家阿基米德发现,决定物体是否漂浮的关键因素不是它的重量而是它的密度。这是因为将物体推出水面的力等于它进入水中时推开的水的重量。致密的物体在很小的体积内具有很大的重量,因此将其推到水面的力远小于将其拉入水中的力。

船能够避免下沉,因为它们的大部分体积充满了空气。由于所有这些有效的空空间,船的平均密度降低了,因此水能够更好地将其推出。

“那么让你的船保持漂浮的最佳方法是什么?建造一艘更大的船!”

那么让你的船保持漂浮的最佳方法是什么?建造一艘更大的船!特别是,船的高墙可以帮助您最大限度地增加排水量。高墙还可以帮助你防水,这是让你的船下沉最快的方法。

湿透的纸板:为什么你会(最终)沉没……

最终你的船会和其他船一样遭遇同样的命运,变成一团湿漉漉的棕色烂摊子。但是为什么纸板会吸收这些水,并且为什么纸板在吸收这些水时会失去所有强度呢?

纸板本质上是以一种奇特的方式排列的纸张,以赋予其更多的强度。纸张由木浆制成,通过木材中的天然化合物粘合在一起形成薄片。然而,纸浆在纸张结构中留下了微小的孔隙。由于表面张力的作用,水能够将自身拉过纸张的间隙并填充其间的空间。这与饼干吸收茶的原理相同。

“了解哪种纸板最好的唯一方法就是对其进行测试”

一旦进入纸板结构,水就会对纸张材料造成严重破坏。水可以溶解大部分将纸张粘合在一起的化合物。不溶解的东西会被削弱。最重要的是,水会使纸浆膨胀并将其构成的纤维推开。

虽然这对于所有纸板来说都是不可避免的,但并非所有纸板的制作方法都是相同的。一些更高质量的纸板是由其微观结构中可供水进入的孔隙少得多的纸张制成的。知道哪种纸板最好的唯一方法就是对其进行测试,所以不要害怕进行一些小实验。

速度的关键

如果你想有机会超越你的竞争对手,你将需要两件主要的东西:一把能够尽快推动自己的桨,以及一艘不会减慢你速度的船。然而,这两件事都是由同一个原则决定的:阻力。

阻力是抵抗物体在流体中运动的力,无论是水、空气还是构成康河的可疑液体。当你的船在水中加速时,阻力会减慢你的船的速度,因为它施加的力会消耗它的动能。然而,阻力对于桨的功能至关重要,因为通过在水中拉动桨,桨上的阻力将推动船前进。

阻力主要由一种属性决定,即物体在流体中移动的横截面积。对于船来说,这可以被认为是船前部的区域,因此前部轮廓非常小的船在水中移动的阻力可能最小。另一方面,对于桨来说,较大的表面积将大大有助于为您提供最大的推动力,让您继续前进。

这些技巧加在一起应该可以帮助您在竞争中保持领先地位。希望, 校队 团队不会因为我泄露我们的秘密而把我扔进去。

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