WEBVTT

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！