1
00:00:00,100 --> 00:00:02,135
大船看起來又大又重，

2
00:00:02,150 --> 00:00:04,735
為什麼能浮在水面上？

3
00:00:04,750 --> 00:00:05,522
今天，

4
00:00:05,537 --> 00:00:07,335
我們從它排開的水，

5
00:00:07,350 --> 00:00:09,120
找出原因。

6
00:00:10,220 --> 00:00:11,855
把物體放進水裡，

7
00:00:11,870 --> 00:00:14,442
浸入的部分占了水原本的空間，

8
00:00:14,457 --> 00:00:16,767
讓水往別處移動。

9
00:00:16,782 --> 00:00:18,952
這叫做排開水。

10
00:00:20,052 --> 00:00:22,512
先用架子固定同一個方塊，

11
00:00:22,527 --> 00:00:25,287
只改它浸入水中的部分。

12
00:00:25,302 --> 00:00:26,387
浸入越多，

13
00:00:26,402 --> 00:00:27,837
排開的水越多，

14
00:00:27,852 --> 00:00:30,680
水槽裡的水位就會上升。

15
00:00:31,780 --> 00:00:33,152
看排水體積，

16
00:00:33,167 --> 00:00:36,465
要看物體把水排開的浸水部分。

17
00:00:36,480 --> 00:00:38,252
露在水面上的部分，

18
00:00:38,267 --> 00:00:40,944
沒有因此直接排開水。

19
00:00:42,044 --> 00:00:43,592
畫面上的格數，

20
00:00:43,607 --> 00:00:45,166
只幫助我們比較，

21
00:00:45,181 --> 00:00:47,567
不是真實量杯讀數。

22
00:00:47,582 --> 00:00:48,317
接著，

23
00:00:48,332 --> 00:00:50,367
排開的水和向上的力，

24
00:00:50,382 --> 00:00:52,360
有什麼關係呢？

25
00:00:53,460 --> 00:00:55,770
水對物體各處都有壓力，

26
00:00:55,785 --> 00:00:58,295
較深的地方壓力較大。

27
00:00:58,310 --> 00:00:59,270
合起來，

28
00:00:59,285 --> 00:01:01,407
會產生一個向上的作用，

29
00:01:01,422 --> 00:01:03,152
叫做浮力。

30
00:01:04,252 --> 00:01:05,537
浮力的大小，

31
00:01:05,552 --> 00:01:08,262
等於被排開的水的重量。

32
00:01:08,277 --> 00:01:10,487
地球同時把物體往下拉，

33
00:01:10,502 --> 00:01:13,680
我們把這個向下的力叫做重量。

34
00:01:14,780 --> 00:01:17,515
把同一個可漂浮方塊放得較淺，

35
00:01:17,530 --> 00:01:18,503
再放手，

36
00:01:18,518 --> 00:01:21,353
它會往下；放得較深再放手，

37
00:01:21,368 --> 00:01:22,503
它會往上，

38
00:01:22,518 --> 00:01:24,664
移向平衡位置。

39
00:01:25,764 --> 00:01:27,587
先猜一猜。

40
00:01:27,602 --> 00:01:29,837
物體在水面穩定浮著時，

41
00:01:29,852 --> 00:01:32,374
向上的浮力和向下的重量，

42
00:01:32,389 --> 00:01:33,987
應該是誰比較大，

43
00:01:34,002 --> 00:01:35,984
還是一樣大呢？

44
00:01:39,284 --> 00:01:41,319
答案是一樣大。

45
00:01:41,334 --> 00:01:42,731
穩定浮著時，

46
00:01:42,746 --> 00:01:45,057
兩個力互相平衡。

47
00:01:45,072 --> 00:01:47,194
下沉的物體也有浮力，

48
00:01:47,209 --> 00:01:50,488
只是浮力還不足以平衡重量。

49
00:01:51,588 --> 00:01:54,236
現在比較同一份金屬。

50
00:01:54,251 --> 00:01:55,835
做成小實心團，

51
00:01:55,850 --> 00:01:57,323
全部浸入水裡，

52
00:01:57,338 --> 00:01:59,073
排開的水仍不夠重，

53
00:01:59,088 --> 00:02:00,186
浮力不足，

54
00:02:00,201 --> 00:02:02,000
就會下沉。

55
00:02:03,100 --> 00:02:06,335
把它做成中間空、能擋水的船形，

56
00:02:06,350 --> 00:02:08,185
金屬本身沒有變輕，

57
00:02:08,200 --> 00:02:10,060
卻能在船緣進水前，

58
00:02:10,075 --> 00:02:12,096
排開更多水。

59
00:02:13,196 --> 00:02:14,506
當排開的水，

60
00:02:14,521 --> 00:02:16,781
重到足以平衡船的總重量，

61
00:02:16,796 --> 00:02:19,031
船就能穩定浮著。

62
00:02:19,046 --> 00:02:21,118
船裡保持乾燥的空間，

63
00:02:21,133 --> 00:02:23,392
是關鍵的一部分。

64
00:02:24,492 --> 00:02:27,352
船艙裡的空間讓水不能直接進來，

65
00:02:27,367 --> 00:02:29,852
幫忙保留排水體積。

66
00:02:29,867 --> 00:02:31,527
不是有一團空氣，

67
00:02:31,542 --> 00:02:34,856
在裡面主動把整艘船往上推。

68
00:02:35,956 --> 00:02:39,416
形狀不是保證永遠不沉的魔法。

69
00:02:39,431 --> 00:02:42,403
還要看總重量、能排開多少水，

70
00:02:42,418 --> 00:02:45,504
以及船艙能不能繼續擋住水。

71
00:02:46,604 --> 00:02:48,576
接著固定同一艘船，

72
00:02:48,591 --> 00:02:50,026
在同一種水裡，

73
00:02:50,041 --> 00:02:52,326
只增加金屬貨物。

74
00:02:52,341 --> 00:02:54,751
船和貨物加起來的總重量，

75
00:02:54,766 --> 00:02:56,464
就變大了。

76
00:02:57,564 --> 00:02:59,349
如果仍能穩定浮著，

77
00:02:59,364 --> 00:03:00,812
船會沉得更深，

78
00:03:00,827 --> 00:03:02,199
排開更多水，

79
00:03:02,214 --> 00:03:05,672
讓向上的浮力再次平衡總重量。

80
00:03:06,772 --> 00:03:07,719
再加重，

81
00:03:07,734 --> 00:03:09,532
船緣就越接近水面，

82
00:03:09,547 --> 00:03:12,044
能擋水的餘裕也變少。

83
00:03:12,059 --> 00:03:14,307
船形能保留的乾燥空間，

84
00:03:14,322 --> 00:03:16,080
是有限的。

85
00:03:17,180 --> 00:03:18,915
再猜一次。

86
00:03:18,930 --> 00:03:21,052
是不是只要做成船形，

87
00:03:21,067 --> 00:03:22,427
就能一直加貨，

88
00:03:22,442 --> 00:03:25,624
永遠都不會讓水進到船裡呢？

89
00:03:28,924 --> 00:03:30,309
不是。

90
00:03:30,324 --> 00:03:31,721
在這個模型裡，

91
00:03:31,736 --> 00:03:33,809
貨物過量後船緣進水，

92
00:03:33,824 --> 00:03:36,246
最後全部淹入水中。

93
00:03:36,261 --> 00:03:38,972
示意格數不能拿來當真實船舶的安

94
00:03:38,987 --> 00:03:40,560
全載重。

95
00:03:41,660 --> 00:03:43,682
再換一個條件。

96
00:03:43,697 --> 00:03:46,207
這次船和金屬貨物都不變，

97
00:03:46,222 --> 00:03:48,345
只把淡水換成濃鹽水，

98
00:03:48,360 --> 00:03:50,632
看看船緣的位置。

99
00:03:51,732 --> 00:03:53,667
同樣體積的濃鹽水，

100
00:03:53,682 --> 00:03:55,779
通常比淡水重。

101
00:03:55,794 --> 00:03:57,479
我們用密度這個詞，

102
00:03:57,494 --> 00:03:59,679
描述同樣大小的空間裡，

103
00:03:59,694 --> 00:04:01,640
有多少質量。

104
00:04:02,740 --> 00:04:04,187
在較密的水裡，

105
00:04:04,202 --> 00:04:06,950
同一艘船只需要排開較少體積，

106
00:04:06,965 --> 00:04:09,187
就能得到平衡重量的浮力，

107
00:04:09,202 --> 00:04:11,544
因此會浮得高一點。

108
00:04:12,644 --> 00:04:13,429
注意，

109
00:04:13,444 --> 00:04:14,691
穩定浮著後，

110
00:04:14,706 --> 00:04:18,179
浮力仍等於船和貨物的總重量。

111
00:04:18,194 --> 00:04:19,729
不能把浮得較高，

112
00:04:19,744 --> 00:04:22,768
解釋成浮力一直比重量大。

113
00:04:23,868 --> 00:04:25,890
這裡用濃鹽水做示意，

114
00:04:25,905 --> 00:04:28,740
不是一般海水的固定數字。

115
00:04:28,755 --> 00:04:30,915
水的狀態和條件不同，

116
00:04:30,930 --> 00:04:33,488
實際結果也會改變。

117
00:04:34,588 --> 00:04:35,410
最後，

118
00:04:35,425 --> 00:04:37,623
想想船艙進水。

119
00:04:37,638 --> 00:04:39,985
如果這個模型全部灌滿水，

120
00:04:40,000 --> 00:04:41,735
又沒有密閉空氣艙，

121
00:04:41,750 --> 00:04:45,240
原本保留的排水空間就變少了。

122
00:04:46,340 --> 00:04:48,425
水能自由進出的空間，

123
00:04:48,440 --> 00:04:51,625
不再像乾燥船艙那樣排開水。

124
00:04:51,640 --> 00:04:53,550
金屬本身仍受浮力，

125
00:04:53,565 --> 00:04:56,272
但可能不足以平衡重量。

126
00:04:57,372 --> 00:05:00,632
切換乾燥與全部進水的模型。

127
00:05:00,647 --> 00:05:02,307
金屬量沒有改變，

128
00:05:02,322 --> 00:05:04,569
卻因為能擋水的空間改變，

129
00:05:04,584 --> 00:05:06,704
出現不同結果。

130
00:05:07,804 --> 00:05:10,526
真實船可能有不同的密閉船艙，

131
00:05:10,541 --> 00:05:11,839
部分進水時，

132
00:05:11,854 --> 00:05:14,189
也不一定立刻沉沒。

133
00:05:14,204 --> 00:05:16,927
這裡只比較一個沒有密閉艙、全部

134
00:05:16,942 --> 00:05:18,888
進水的模型。

135
00:05:19,988 --> 00:05:21,736
回想一下。

136
00:05:21,751 --> 00:05:25,248
排開的水、船形、總重量和液體，

137
00:05:25,263 --> 00:05:27,348
都會影響浮沉。

138
00:05:27,363 --> 00:05:28,936
換你到研究台，

139
00:05:28,951 --> 00:05:31,036
讓兩個力和排水線索，

140
00:05:31,051 --> 00:05:33,328
幫忙說出原因吧！