谁会想到一艘集装箱船就能引起全球航运问题。但当他们撞上苏伊士运河的一处银行，阻塞了其他船只的通行时，就发生了这种情况。苏伊士运河是一条巨大的航运捷径——如果没有它，货物将不得不沿着非洲南端一路航行。运河堵塞会导致一些严重的问题。
那么，怎样才能让一艘搁浅的船再次漂浮起来呢?你有几个选择。你可以用拖船把它拖出来，也可以用挖掘机把它挖出来。另一种方法是减少船的总质量，这样它就会需要更少的水深来保持浮力。这就是我们要做的，估计你需要移除的质量，让它再次漂浮起来。
让我们从一些粗略的估计开始。天赐号是一艘黄金级集装箱船。由此我们可以得到它的维数。它长399.94米，宽59米。对于一艘船来说，吃水是指从吃水线到船体底部的距离。我不确定目前的草案是多少，但维基百科列出的是14.5米。看起来这些大型集装箱船的船体是平底的——至少在船的中间部分是这样。这样计算就容易了。哦，还有一件事。大多数地方报告的船舶总重量为22.4万吨。
船舶质量与吃水有什么关系?啊哈!这是真正的物理学。好的，让我们来看看为什么船会漂浮。我将从一块浮在水中的水开始。是的,水漂浮。这是一张图表。
说明:瑞德艾蓝
这片水的深度为，底部面积为。由于水块是静止的，作用在这个块上的总力必须为零(零矢量)。我们知道有一个向下拉的重力等于引力场乘以质量，所以一定有另一个向上的力。我们称这个向上的推力为浮力。很明显，这是来自于底部的水和任意水块的两边的相互作用。
在这里你可以看到浮力的表达式。这个力的大小必须等于作用在漂浮的水块上的重力。但是这个水块的质量是多少?我们假设水有均匀的ρ密度。在这种情况下，质量等于物体的体积乘以密度。我可以用这个来表示水中的重力，让它等于浮力。
说明:瑞德艾蓝
如果我们用一艘船代替水堵呢?如果船在水下的部分和原来的水块形状相同，那么它必须有相同的浮力。因为我们真正关心的是船的吃水，我们可以用这个来解决。
说明:瑞德艾蓝
这里有一些重要的评论。
注意方程两边的单位是一样的。在左边，吃水的单位应该是米。右边是kg除以kg/m 3乘以面积m 2)． 是的，这也是米。我需要水的密度。我们用1000公斤/米的淡水 3． 我还需要船舶质量的公斤，而不是吨 大约2亿公斤?什么是 布特重力吗?由于浮力和重量都是相关的，所以它抵消了。这意味着如果我们有个大公司 如果一个集装箱被困在火星的运河里，计算结果将是一样的，即使重力 磁场更低。这种计算假设船体是平底的。想象一下它有一个v型船体。在这种情况下，排开的水的体积将不是线性比例 那就去应征吧。你能有限公司 考虑不同的船体形状作为家庭作业。现在来看一些值。让我们从支票开始吧。假设这是一个完全平坦的盒子(没有尖弓)，这样我就可以使用上面的盒子方程了。草案应该是什么?首先，我需要底部的面积。船长399.94米，宽59米，面积2.36 × 104平方米。现在我只需要代入船的质量和水的密度。这使得船体深度为8.5米。是的，这比上面所述的值要小。为什么会不同呢?可能有两个原因。首先，我为船做了一个完全矩形的基础假设。显然，这是不正确的(但这仍然是一个很好的近似)。第二，规定的值可能是最大吃水而不是当前的船体深度。
但是如果我想把草稿减小1米呢?我需要从船上移走多少质量?我们可以把深度值设为7.5，然后解出质量。这使得质量减少了2300万公斤。好吧，我没想到会有这么大的质量差异。我真的很吃惊。
那么，你从哪里得到这么多质量呢?两个简单的选择是移除压载水或燃料。柴油的密度比水低(约850公斤/立方米)，所以你必须除去比水更多的燃料。但是如果你去除2300万千克的水，它的体积是23000立方米。如果换成燃料，它的体积是27000立方米。
很难想象体积会有这么大。让我们转换到不同的单位——奥林匹克游泳池的容积。这些水池约为50米x 25米x 2米，容积为2500立方米。所以，如果你想把这个高度提高1米，你需要卸载的水足够填满10个奥林匹克游泳池。这太疯狂了。嗯，我想对于一艘像这样大的船来说，它并不是那么疯狂——一艘大到它的长度实际上比苏伊士运河还宽的船。
等等!甲板上有很多集装箱。如果你去掉其中一些来减少草稿呢?太好了。看看你要移走多少。当然还有一个小问题——所有这些容器里面都有不同的东西。有些人有电视，有些人有衣服。所以它们的质量可能不同。这意味着我可以估算集装箱的重量。
这些容器的大小相当标准。大的是2.4 m x 12.2 m x 2.6 m，总容积为76.1 m3。对于质量来说，我们假设这些东西能很好地漂浮在水中(我看过漂浮容器的图片)。如果一般的容器有一半的体积浮在水面上，那么它们的密度就必须是水的一半。是的，盐水的密度比淡水略高，但这只是一个估计，所以我要说容器的密度是500公斤/立方米。这意味着每个集装箱的质量将达到38000公斤。
如果我需要移走总质量为2300万千克的物体，那就相当于605个容器——这个容器可以容纳2万个容器。哦，天哪，这可不好。你怎么把集装箱从运河中间的船上运下来?重型直升机?这是可行的，但需要多长时间?假设直升机每30分钟可以移走一个集装箱。我的意思是，这似乎是个合理的时间，因为你必须飞过去，然后钩上一个集装箱，然后把它拆开。那就需要12天的卸货时间。直线飞行。
好的，最后一点。是的——这些是粗略的估计(信封背面的计算)，所以它们可能是错的。然而，您仍然可以获得有用的信息。即使我对集装箱搬运的估计是原来的2倍，这些货物仍然需要6天才能卸货。我想，对于这艘被困的船来说，最好的解决方案是将压载物/燃料移除与挖出海岸相结合。不管他们做什么，我希望他们能尽快修好。
