چرا ناوهای بزرگ در آب فرو نمی‌روند؛ ولی یک سنگریزه غرق می‌شود؟

0

فرورفتن یک جسم در آب درست مثل پایین رفتن یک کفه ترازو و بالا آمدن کفه دیگر است. وقتی جسمی در آب فرو می‌رود به اندازه حجمش آب را بالا می‌آورد. مثلا اگر یک بطری یک لیتری را در آب فرو ببریم یک لیتر آب بالا می‌آید و در سطح آب پخش می‌شود. البته چون سطح آب خیلی وسیع است، یک لیتر آب در این سطح وسیع پخش می‌شود و ارتفاع آن بسیار ناچیز خواهد شد.

نیرویی که برای بالا آوردن آن حجم آب نیاز دارید به اندازه وزن آب هم حجم آن است؛ بنابراین وقتی جسمی یک لیتری را به درون آب فرو ببرید، به اندازه بالا آمدن یک لیتر آب انرژی مصرف می‌کنید. بنابراین اگر نیروی جاذبه روی جسمی بیشتر از نیروی جاذبه روی آبی به همان حجم باشد، آن جسم در آب فرو می‌رود؛ ولی اگر نیروی جاذبه روی جسمی کمتر از نیروی جاذبه روی آن حجم آب باشد، آن جسم روی آب شناور می‌ماند.

این همان قانون مشهوری است که ارشمیدس در حمام کشف کرد. به زبان ساده‌تر هرچیزی که چگال تراز آب باشد (جرم حجمی بیشتری داشته باشد) در آب فرو می‌رود. کشتی‌ها هر چقدر هم سنگین باشند، وقتی در آب قرار می‌گیرند، حجم بسیار زیادی دارند همان حجم آب باید به جای آن‌ها بالا بیاید.

علت این موضوع هم شکل لگن مانند کشتی هاست. در واقع کشتی از ماده‌ای چگال ساخته شده؛ ولی آن ماده چگال طوری پخش شده که وقتی در آب قرار بگیرد، عملا حجمی زیاد از آب را به بالا می‌راند؛ نیرویی که به خاطر وزن به کشتی وارد می‌شود، تنها معادل وزن دیواره‌های فلزی کشتی است؛ اما نیرویی که به کشتی به آب وارد می‌کند، به اندازه حجمی از آب است که به خاطر فرورفتن کشتی به سمت بالا آمده و چون بیشتر حجم کشتی که در آب فرورفته خالی است (درواقع هواست) چگالی کلی کشتی بسیار کمتر از چگالی آب خواهد شد و روی آب می‌ماند (مگر اینکه درون کشتی پر از آب شود که در آن صورت مانند سنگریزه غرق می‌شود). اما تمام حجم یک سنگ چگال است و وقتی در آب می‌اندازیمش غرق می‌شود؛ زیرا نیرویی که وزن سنگ به آب وارد می‌کند بیشتر از نیروی مورد نیاز برای جابه جا کردن آب هم حجم سنگ به سمت بالاست


   

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.