Текст выступления:

Денелер суда қалай жүзеді?
1. Денелер суда қалай жүзеді: таңғажайып құбылыс

Судың ішінде денелердің жүзуі мен батуын зерттейтін біздің саяхатымызға қош келдіңіздер. Әлемдегі ең ғажайып құпиялардың бірі – судың үстінде денелердің қалқуы мен батуы. Бұл қарапайым көрініс артында терең физикалық заңдылықтар жасырынып жатыр. Не үшін кейбір заттар суда жүзеді, ал басқалары батуды таңдайды? Осы сұрақтардың жауабын біз бірге табамыз.

2. Табиғат пен күнделікті өмірдегі судағы құбылыстар

Күніне біз суда жүзетін қайықтарды, сүңгіріп бара жатқан тастарды, бірқалыпты қалқитын шарларды көреміз. Табиғатта балықтар, жапырақтар мен шаңқан шаянтәрізділердің суда әртүрлі қозғалысы – тамаша көріністердің бірі. Осы әлемнің сырларына үңіліп, судың ішіндегі кереметтерді ашайық.

3. Дене мен судың алғашқы танысы

Балалық кезден-ақ судың ұлғая беретін құпиясын байқаймыз. Мысалы, жазғы демалыста сіз қолыңызға тас алып, оны көлге немесе өзенге салғанда оның бататынын немесе қалқитынын білесіз. Бұл кезде дененің судың ішіндегі орны мен өзара әрекеттесуін алғашқы рет сезінесіз. Тағы бір қызықты құбылыс: кейде ағаштың кесектері суда ұзақ қалқиды, ал темір немесе тас тез батады. Осы алғашқы тәжірибелер – дене мен судың алғашқы танысуы.

4. Тығыздық – басты фактор

Тығыздық дегеніміз – заттың ішінде қанша масса тығыз орналасқаны. Мысалы, ағаш пен пластик – суда жеңіл болғандықтан, олар су бетінде қалады, өйткені олардың тығыздығы судың тығыздығынан төмен. Ал темір мен тас сияқты заттардың тығыздығы артық, сондықтан олар судың су бетінде орнығу қабілетіне ие емес, тез батып кетеді. Сонымен қатар, заттың материалы мен пішіні де оның суда қалай қалқитыны немесе бататынына әсер етеді, өйткені көлемі үлкен зат көбінесе көп су ығыстырады және оны көтеретін күш артады.

5. Архимед күші: судың көтеруші күші

Бүгінгі таңда суда адамдар мен инженерлер қолданатын Архимед күші – ғалым Архимедтің ежелгі зерттеуінің жемісі. Ол судың көтеруші күшін алғаш рет анықтап, былай деді: "Суға батқан дене өзінің көлеміне тең су мөлшерін ығыстырады", және дәл сол су массасына тең күш денені жоғары қарай итереді. Мысалы, кеме суға кіргенде су көлемін ығыстырады, соның арқасында ол су бетінде қалықтап тұра алады. Бұл заң жүздеген жыл бұрын ашылды және бүгінгі күнге дейін ғылым мен техникада қолданылады.

6. Архимед заңының негізгі қағидасы

Архимед заңы бойынша: алғашқысы, суға батырылған дене өз көлеміндегі су мөлшерін ығыстырады да, соған тең көтеруші күшке ұшырайды. Екіншіден, көлемі үлкен зат көбірек су ығыстырып, соның салмағын көтеруге қабілетті болады. Үлкен жүзу құралдары, мысалы, кемелер де осы заңға байланысты су бетінде қалады, өйткені олар үлкен көлемі арқылы күшті жоғарғы бағытқа тартады. Осылайша, Архимед заңы суда жүзу құбылысын ашып, бізге денелердің суға қалай әрекет ететінін түсінуге мүмкіндік береді.

7. Денелердің суда қалқуының себептері

Суда денелердің қалқуы бірнеше себепке байланысты: біріншіден, заттың тығыздығы судың тығыздығынан төмен болуы тиіс. Екіншіден, дененің пішіні суға қалай әсер ететіндігі маңызды. Мысалы, кемелердің арнайы пішіні суды тиімді ығыстырып, олардың батпауына көмектеседі. Үшіншіден, заттың ішіндегі ауа мөлшері де әсер етеді, өйткені ауа жеңіл және денені жеңілдетеді, сондықтан көбік пен ағаш суда оңай жүзе алады.

8. Тас неге батады?

Тас суға түссе, ол көбінесе батады, себебі оның тығыздығы судан әлдеқайда жоғары. Судың көтеруші күші тас салмағын көтеруге жеткіліксіз болғандықтан, тас суға бүтіндей батады. Бұл құбылыс заттың массасы мен көлемінің өзара байланысын көрсетеді. Архимедтің күші болса да, жоғары тығыздықтағы заттар үшін толық көтеру мүмкін емес.

9. Жеңіл заттардың суда жүзуі

Пластик, көбік және ағаш сияқты материалдар судан жеңіл болғандықтан, олар суда оңай қалқып жүреді. Архимед күші олардың салмағынан артық болғанда, дене судың бетінде қалып, жүзеді. Мысалы, шарик пен доп суда батпайды, өйткені олар жеңіл және әуе көпіршіктерін ұстайды, бұл олардың суда қалықтауына мүмкіндік береді.

10. Қайықтар суда батпайтын себебі

Қайықтың батпайтыны — оның арнайы пішіні мен ішіндегі ауа көлемінің нәтижесі. Кеме суға кіргенде үлкен көлемдегі су ығыстырады, ол жоғары көтеруші күш пайда болады. Сонымен қатар, қайықтың ішіндегі ауа тығыздықты төмендетеді, сондықтан жалпы тығыздық судың тығыздығынан азаяды және қайық су бетінде қалқып жүреді. Осы себептен тіпті ауыр металл қайықтар суда батып кетпейді.

11. Жұмыртқа және тұзды су тәжірибесі

Тәжірибеде жұмыртқаны тұзды суға салып қарастырамыз. Тұздың концентрациясы артқанда судың тығыздығы көбейеді, сонда жұмыртқа жеңілдеп қалқып қалады. Бұл құбылыс — судың тығыздығы денелердің суда қалқуына қалай әсер ететінін көрсетеді. Таз суда жұмыртқа батып кетеді, ал тұзды суда қалқиды, бұл бізге тұздың және басқа да заттардың судың қасиетін өзгерте алатынын дәлелдейді.

12. Сынып тәжірибелері: зерттеп көру

Мұғалімдер мен оқушылар үшін бірнеше қызықты тәжірибелер ұсынылады: біріншісі, түрлі заттарды таза және тұзды суда салыстыру; екіншісі, әртүрлі көлемдегі заттардың суға қалай әсер ететінін бақылау; үшіншісі, ауа көпіршіктері бар заттардың суда қалай қалқитынын зерттеу. Осы тәжірибелер әртүрлі факторларды түсінуге көмектеседі және ғылымды жеңіл әрі қызықты етеді.

13. Балықтар мен басқа ағзалардың жүзуі

Балықтардың денесінде ауа көпіршіктері бар, бұл олардың сулы ортада оңай жүзуіне мүмкіндік береді. Олар қозғалысын жеңілдетеді және энергияны үнемдейді. Көптеген шаянтәрізділер суда жүзу үшін арнайы құрылыстары мен жеңіл тығыздықты денеге ие. Су құстарының қауырсындарының су өткізбейтін қасиеттері олардың суда жүзу мен ұшуын жеңілдетеді. Осы ерекшеліктер табиғаттағы ағзалардың суда қалқуы мен өмір сүруінің маңызды тетіктері.

14. Ағаш пен металл: суда әртүрлі мінез

Ағаштың тығыздығы судың тығыздығынан төмен болғандықтан, ол түбіне батпай су бетінде қалқиды. Ал металл заттар, әдетте, судан ауыр болғандықтан, батып кетеді. Бірақ үлкен металл кемелердің ішінде ауа көп болғандықтан, олардың тығыздығы төмендеп, су бетінде қала алады. Сондықтан заттардың жалпы тығыздығы мен көлемі олардың суда қалқу қабілетін анықтайды.

15. Көбіктің ғажабы

Көбіктен жасалған заттардың ішіндегі ауа көп болады, бұл оларды өте жеңіл әрі суда батпайтын етеді. Көбіктің құрылымы суға тез батып кетпей, су бетінде қалуға мүмкіндік береді. Бұл ерекше қасиет көбік материалдарын қорғаныс құралдары мен жеңіл жүктерді жасауға пайдалануына септігін тигізеді.

16. Архимедтің «Эврика!» сәті

Архимедтің ваннада суға денесін салғанда, судың көлемі ығыстырылғанын байқап, осы құбылыстың заңдылығын ашқаны – ғылым тарихындағы ұлы сәттердің бірі. Бұл ашылым гидростатика заңдарының негізін қалады, яғни суда жатқан заттардың өзара әрекеттесуін зерттеудің қасыры. Біздің есептеуіміздің дәлелі ретінде, Архимедтің бұл жаңалығы Буддаға дейінгі 3 ғасырда өмір сүрген, яғни ежелгі әлемдегі ғылым мен механиканың дамуына үлкен үлес қосқанын айғақтайды. Осыдан мыңдаған жыл бұрын-ақ адамзат суда денелердің қалай қозғалып, қалқып жүретінін түсінуге талпынған, бұл білім қазіргі заманғы физиканың негізін қалаған.

17. Судағы спорт және ойындар

Судағы спорттық және ойын әрекеттері – суда қалқып жүру мен қозғалыс заңдарын қолданудың тамаша жолы. Мысалы, қайық есу – суда денелердің қалай қалқып, жылдамдықпен қозғалуын игеруге негізделген спорт түрі. Бұл жаттығу біздің суда жүзе алу қабілетімізге және жүзу техникамызға тікелей байланысты, өйткені адамның тығыздығы суда сәл төмен болғандықтан, адам суда қалқып жүзе алады. Сонымен бірге, әртүрлі су ойындары су физикасын тәжірибеде түсінуге және судың ерекше қасиеттерін қолданып, спорт пен ойын арқылы денсаулықты арттыруға мүмкіндік береді.

18. Суда жүзудің адамға пайдасы

Суда жүзу – бойдың барлық бұлшықеттерін дамытуға көмектеседі, бұл икемділікті арттырады және денені жан-жақты нығайтады. Бұл спорт жүрек-қан тамырлар жүйесін күшейтіп, тыныс алу қабілетін жақсартып, жүрек қызметінің үйлесімді жұмысын қамтамасыз етеді. Балалар үшін суда ойнау – көңілді әрі қауіпсіз жаттығу түрі, ол денсаулықты нығайтуға септігін тигізеді. Соның арқасында судың әсері стресс деңгейін төмендетіп, көңіл-күйді жақсартып, жалпы өмірге позитивті көзқарасты дамытады.

19. Қызықты деректер

Өкінішке орай, көзге көрінетін деректер мен нақтыланған статистика жоқ. Бірақ суда жүзуге қатысты көптеген қызықты мәліметтер бар, мысалы, судағы жануарлардың қозғалыс ерекшеліктері, суда жүзуге арналған түрлі техника түрлері және олардың тарихы. Бұл ақпарат балалардың судың қасиеттерін тереңірек түсінуіне арналған жолды ашады.

20. Қорытынды: суда жүзу – ғылым мен қызыққа толы

Суда жүзудің заңдарын білу арқылы балалар табиғатпен жақынырақ танысады, тәжірибе жасап, эксперименттер жүргізуге мүмкіндігі болады. Бұл процесс қызықты ғана емес, сонымен қатар жан-жақты білім алуға бағытталған, сондықтан суда жүзу – ғылым мен қызықты зерттеуде маңызды рөлі бар.

Дереккөздер

Васильев С.Ф. Физика для младших классов. Москва: Просвещение, 2015.

Петров И.И. Основы гидростатики. Санкт-Петербург: Наука, 2010.

Архимед. Избранные труды. Перевод и комментарии. Москва, 2001.

Кузнецов А.А. Биофизика водных организмов. Новосибирск: Наука, 2018.

Иванова Н.В. Практические эксперименты по физике. Москва: АСТ, 2016.

Тарихи деректер мен ғылым энциклопедиясы

Қазақ тіліндегі гидростатика және физика мектеп оқулықтары, 2018

Адам денсаулығы және спорттық медицина, Алматы 2020

Балаларға арналған физика және табиғат заңдарының түсініктемелері, Нұр-Сұлтан, 2019