关键概念
物理学
质量
体积
密度
工程学
引言
建造一艘能在平静水面漂浮的船是一回事，但建造一艘能在暴风雨中的巨浪中幸存下来的船又如何呢？在这个活动中，你将为一个经典的活动带来新的变化。你将建造铝箔船来装载硬币作为货物，但你不是在平静的水中测试它们，而是要制造你自己的风暴，在波浪中测试它们！
背景
数千年来，人们一直使用船只进行运输。然而，船只很容易受到暴风雨的袭击，强风和巨浪会导致船只倾覆或进水下沉。你如何使船只更安全，更不容易在巨浪中下沉呢？
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要了解是什么使船只在静水中漂浮或下沉，您首先需要了解一些关于质量、体积和密度（单位体积的质量）的知识。水中的物体会受到自身重量的下拉，以及水施加的浮力的上推。如果船的密度（使用船的总体积和质量以及船内的一切物体，包括空气和货物计算得出）大于水的密度，则船将下沉。如果密度小于水，则船将漂浮。这就是为什么船可以由比水密度大的材料（如金属）制成：船体内的空气空间有助于船漂浮。但是增加过多的重量（无论是来自货物还是水），它都会下沉。
波浪会使情况更加复杂。拍打到船舷上的波浪会开始向船内注水，增加船的密度，最终导致其下沉。因此，即使一艘船可以在完全静止的水中装载一定数量的货物，但这并不意味着它可以安全地载着这些货物穿越充满波浪的海洋。而且这还不是唯一的挑战。一个单独的巨浪可能会导致船只变得不稳定并倾覆。如果你稍微摇晃一下船，它应该会恢复到直立的位置。但是如果太用力地摇晃船，它可能会翻过来。
你的船能在暴风雨中幸存下来吗？试试这个活动来找出答案！
材料
铝箔
硬币或其他小的、重的物体，用作砝码，例如鹅卵石、螺母和螺栓等。
大型容器，如塑料箱或大型食品储物容器。您也可以使用水槽或浴缸。
水（足够装满您的大容器）
重球（或其他您可以扔入水中以在船旁边制造波浪的物体）
可以容忍少量洒水的场所（如浴室或室外）
用于清理的毛巾（可选）
准备工作
在您的容器中装满几英寸的水，并确保它位于可以洒出一些水的位置。如有必要，请带上毛巾进行清理。
步骤
尝试将一块铝箔折叠成船的形状。没有唯一的“正确”方法来造船。（如果你的第一艘船不起作用，你总是可以再造一艘。）你最终会向船中添加硬币（或其他砝码），因此选择一种允许你的船只携带这些“货物”的设计。
将船放入水中（不带任何砝码），并确保它漂浮。如果你的船不漂浮，请尝试修改它或更改设计。例如，确保铝箔折叠/卷边紧密。如果存在裂缝或缝隙，水可能会渗入。
尝试一次向船中添加一枚硬币，直到它下沉。这艘船能装多少枚硬币？
取出硬币，并倒空船内的水。
将空船放回水中。
现在尝试从水面以上约一英尺的高度将球掉入水中，使其产生波浪。（确保将球掉到船的侧面，而不是直接掉到船的顶部。）产生的波浪有多大？你的船会怎么样？
尝试从越来越高的高度掉落球。波浪会变大吗？你的船会继续漂浮吗？
重新开始，在你的船上添加一些硬币，然后再次尝试掉落球，从较低的高度开始。不断增加球的高度，直到船下沉。
不断重复这个过程——每次都添加更多的硬币——直到你的船完全不再漂浮。硬币的数量如何影响船只承受波浪的能力？
额外内容：尝试建造多艘形状不同的船。有些设计是否比其他设计更好？
额外内容：与朋友一起进行此活动，并进行比赛，看看谁能建造最坚固的船。如果你一次测试所有船只，会发生什么——它们会互相碰撞吗？这也是可能导致真船下沉的另一个原因！
额外内容：尝试使用其他材料来建造你的船。例如，使用软木塞、橡皮筋和木制工艺棒制作木筏。相同的材料和设计是否能承受最大的重量并在最大的波浪中保持漂浮？
观察和结果
您可能已经发现，在这个活动中，您的船只可以通过两种不同的方式下沉。一个单独的、非常大的波浪可能会导致船只倾覆。您可能必须从非常高的地方掉落球才能导致这种情况发生（如果它真的发生了）。然而，即使是较小的波浪，通过从较低的高度掉落球产生，也可能导致船只下沉。它们可能会越过船舷，逐渐向船内注水（并在它们取代船内空气时增加船的密度），最终导致其密度过大。仅仅因为你的船只可以在静水中装载一定数量的硬币，并不意味着它可以在波浪中装载相同数量的硬币。一艘装载过多的硬币——并且已经非常低地漂浮在水中的船——更容易像这样下沉。随着您增加硬币的数量，您可能会发现您的船只承受波浪的能力越来越差。对于真船来说也是如此，这就是为什么它们对可以安全载运的人员或货物数量有限制——无论海面平静还是波涛汹涌！
清理
使用毛巾清理任何洒出的水。您可以回收您的铝箔船。
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