Почему одни вещества тонут в воде, а другие нет? И почему есть так мало веществ, способных плавать в воздухе (т. е. летать)? Понимание законов плавучести (и погружения) позволяет инженерам строить корабли из металлов, которые тяжелее воды, и конструировать дирижабли и воздушные шары, способные плавать в воздухе. В спасательный жилет накачивают воздух, поэтому он помогает человеку держаться на воде…Мы уже много знаем о воде из Интернет-урок по окружающему миру «Вода. Свойства воды. Круговорот воды в природе»
Сегодня мы выясним — почему лёд плавает на воде? Ведь, по сути, лёд — это тоже вода…
Почему же предметы плавают?
Если погрузить тело в воду, оно вытеснит некоторое количество воды. Тело занимает место, где раньше была вода, и уровень воды поднимается.
Если верить легенде, древнегреческий ученый Архимед (287 — 212 до н.э.), находясь в ванне, догадался, что погруженное тело вытесняет равный объем воды. 
Сила, с которой вода выталкивает погруженное в нее тело, называется силой выталкивания.
Закон Архимеда гласит, что сила выталкивания равна весу жидкости, вытесненной погруженным в неё телом. Если сила выталкивания меньше веса тела, то оно тонет, если она равна весу тела, оно плавает.
Эксперимент № 1:
Как действует сила выталкивания? Следует отметить уровень воды, опустите в сосуд с водой пластилиновый шарик на резинке. После погружения уровень воды поднимется, а длина резинки уменьшится.
Вывод: Со стороны воды на пластилиновый шарик подействовала сила, направленная вверх. Поэтому уменьшилась длина резинки, т.е. шарик, погруженный в воду стал легче.
Слепите из этого же пластилина лодочку и осторожно опустите её на воду. Как видите, вода поднялась ещё выше. Лодочка вытеснила больше воды, чем шарик, а значит, и сила выталкивания больше.
Волшебство свершилось, тонущий материал плавает на поверхности! Ай да Архимед!
Чтобы тело не тонуло, его плотность должна быть меньше плотности воды.
Не знаете, что такое плотность? Это масса однородного вещества в единице объема.
Эксперимент № 2: «Зависимость выталкивающей силы от плотности воды»
Возьмите стакан с чистой водой (неполный), сырое яйцо и соль. Поместите в стакан яйцо, если яйцо свежее — оно опустится на дно. Затем аккуратно подсыпайте в стакан соль и наблюдайте, как яйцо начнет всплывать.
Вывод: При увеличении плотности жидкости увеличивается выталкивающая сила.
В яйце есть воздушный пакет, и при изменении плотности жидкости яйцо всплывает к поверхности на манер подводной лодки.
А вы знаете, что раньше, до изобретения холодильников, наши предки проверяли, свежее яйцо или нет: свежие яйца тонут в чистой воде, а испортившиеся — всплывают, так как внутри них образуется газ.
Эксперимент № 3 «Водоплавающий лимон»
Наберите в емкость воду и опустите в нее лимон. Лимон плавает. А потом очистите его от кожуры и вновь опустите в воду. Лимон утонул.
Вывод: лимон утонул из-за того, что увеличилась его плотность. Кожура у лимона менее плотная, чем его внутренность, и содержит много частичек воздуха, которые помогают лимону оставаться на поверхности воды.
По этой же причине не тонут деревья в воде. Кора деревьев плотная и содержит много частичек воздуха. Вот почему лодки делают из деревьев.
Хотя, … Есть деревья, которые тонут в воде! Причина этого, что их плотность больше, чем плотность воды. Эти деревья называют «железными»: парротия персидская, азобе (африканское тропическое железное дерево), амазонское дерево, эбеновое дерево, палисандр, или розовое дерево, кумару и другие. У всех этих деревьев очень твердая и плотная древесина, насыщенная маслами, кора этих деревьев устойчива к гниению. Поэтому лодка из такого дерева тут же пойдет на дно, но зато «железные деревья» — отличный материал для изготовления мебели.
Эксперимент № 4
1. В стакан налить воду и поставить на улицу. Когда вода замёрзнет, стакан лопнет. Положите образовавшийся лёд в емкость с холодной водой и увидите, что он плавает.
2. В другой ёмкости посолите хорошенько воду и размешайте до полного ее растворения. Взять лёд и повторить опыт. Лёд плавает, и даже лучше, чем в пресной воде, чуть ли не наполовину выступая из воды.
Все ясно! Кубик льда плавает, потому что, при замерзании лёд расширяется и становится легче воды. Плотность обычной жидкой воды несколько больше, чем плотность замерзшей воды, то есть, льда. При увеличении плотности жидкости увеличивается выталкивающая сила.
Лед всегда находится на поверхности воды и служит настоящим теплоизолятором. То есть вода под ним не так охлаждается, ледяная шуба надежно защищает ее от мороза. Оттого редкий водоем промерзает зимой до дна, хотя при экстремальных температурах воздуха это возможно.
С этой особенностью приходится часто считаться в практической жизни. Если оставить бочку с водой на морозе, то вода, замёрзнув, разорвёт бочку. По этой же причине нельзя оставлять воду в радиаторе автомобиля, стоящего в холодном гараже.
Эксперимент № 5
Возьмите воду из стоячей лужи и добавьте туда же раствор марганцовки. Вместо обычного фиолетового окраса – вода будет с желтым оттенком, это происходит из-за погибших микроорганизмов в грязной воде. Теперь вы понимаете, почему нужно мыть руки перед едой?
Научные факты:
1 факт Архимед: на всякое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила.
2 факт Михаил Ломоносов: Лёд не тонет потому, что имеет плотность – 920 кг\куб.м. А вода, плотнее –1000 кг\куб.м.
Попробуем вообразить, как выглядел бы мир, если бы вода обладала обычными свойствами и лед был бы, как и полагается любому веществу, плотнее жидкой воды, а значит тяжелее.
Зимой плотный лед тонул бы в воде. Летом лед, защищенный толщей холодной воды, не мог бы растаять. Постепенно все озера, пруды, реки, ручьи промерзли бы нацело, превратившись в гигантские ледяные глыбы. Наконец, промерзли бы моря, а за ними и океаны.
Наш прекрасный цветущий зеленый мир стал бы сплошной ледяной пустыней, кое-где покрытой тонким слоем талой воды.
В морях и океанах встречаются иногда огромные ледяные горы — айсберги . Это сползшие с полярных гор и унесённые течением и ветром в открытое море ледники. Высота их может достигать 200 метров. Девять десятых всей массы айсберга спрятаны под водой. Поэтому встреча с ним весьма опасна. Если судно вовремя не заметит движущегося ледяного гиганта, оно может при столкновении получить серьёзные повреждения или даже погибнуть.
Даже не смотря на то, что корабль сделан из железа, очень тяжелый, да ещё перевозит людей и грузы, он не тонет. Почему? А все дело в том, что в корабле кроме команды, пассажиров, груза есть воздух. А воздух намного легче воды. Корабль устроен так, что внутри него есть некоторое пространство, заполненное воздухом. Именно оно поддерживает корабль на поверхности воды и не даёт ему утонуть.
Вывод:
1. Лёд состоит из кристаллов воды, между которыми находится воздух. Следовательно, плотность льда меньше плотности воды.
2. На лёд со стороны воды действует выталкивающая сила.
Кстати, если бы вода была обычной, а не уникальной жидкостью, мы не получали бы удовольствие от катания на коньках.
Тяжесть нашего тела давит на очень тонкое лезвие конька, которое оказывает сильное давление на лед. В результате этого давления от конька лед начинает таять с образованием тонкой пленки воды, по которой конек превосходно скользит.
И ещё опыты с водой
Эти удивительные трюки с водой — не монтаж и не визуальный фокус. Удивляйся!
