علت شناور ماندن کشتی بر روی آب

تاحالا از خود پرسیده اید چطوری یک جسم آهنی بزرگ میتونه روی آب شناور باشه و غرق نشه؟

معجزه یِ شناور شدن! (اصل مهم داخل شناوری) ‌ خب، اول از همه بیایید یه سوال خیلی مهم بپرسیم: چطور میشه یه چیزی که از آهن ساخته شده، یعنی خیلی سنگینه، میتونه روی آب بمونه و غرق نشه؟ این مثل اینه که یه آجر رو بندازی تو آب و توقع داشته باشی شناور بمونه!ولی می بینی که به داخل آب فرو رفته درست اینجاست که باید گفت اما کشتی‌ها این توانایی رو دارن! راز کار در یه نیروی جادویی به اسم *نیروی شناوری* یا *آب‌کِشی* هست. فکر کن داری یه توپ رو فشار میدی که بره زیر آب. حس می‌کنی که آب داره با یه قدرتی توپ رو هل میده بیاد بالا، درسته؟ این همون نیروی شناوریه! آب، کشتی رو هم همین‌طوری به سمت بالا هل میده. ولی چطوری؟

تراکم (دانسیته): فرقِ بین غرق شدن و شناور موندن! برای اینکه بفهمیم چرا کشتی‌ها شناور می‌مونن، باید با یه مفهوم دیگه آشنا بشیم: تراکم (دانسیته). تراکم یعنی کاهش حجم ماده بر اثر فشار اشاره دارد به زبان ساده تر یعنی چقدر ماده تو یه فضای مشخص جا شده. مثلا یه تکه پنبه تراکم کمی داره چون سبکه و فضای زیادی رو پر می‌کنه، اما یه تکه سرب تراکم بالایی داره چون سنگین‌تره و همون فضا رو با ماده‌ی بیشتری پر کرده. ‌ حالا، یه کشتی آهنی، حتی با اینکه از آهن سنگین ساخته شده، خیلی توخالیه. یعنی قسمت بزرگی از حجمش رو هوا پر کرده! به خاطر همین، میانگین تراکم کل کشتی (آهن + هوا) از تراکم آب کمتر میشه. اینجاست که جادو اتفاق میفته!

اصل ارشمیدس؛ آب بهت نیرو میده! ‌ یه دانشمند یونانی به اسم ارشمیدس یه کشف بزرگ کرد. گفت: وقتی یه چیزی رو میذاریم تو آب، آب به اون چیز یه فشاری از پایین به سمت بالا وارد می‌کنه. این فشار (نیروی شناوری) دقیقاً برابر با وزنِ آبی هست که اون شیء از خودش دور کرده." یعنی چی؟ فکر کن یه سطل آب رو پر کنی تا سرریز بشه. بعد یه سنگ بندازی توش. آبی که از سطل میریزه بیرون، وزنش با اون فشاری که آب به سنگ وارد می‌کنه، برابره! کشتی هم همینطوره. هر چقدر کشتی بزرگتر باشه و بیشتر توی آب فرو بره، آب بیشتری رو کنار میزنه و اون آبِ کنار رفته، یه نیروی شناوریِ قوی‌تر به کشتی وارد می‌کنه.

شکل کِشتی کلید و راز موفقیته! چرا کشتی‌ها این شکلی ساخته میشن؟ چرا یه مکعب پر از آهن شناور نمیمونه؟ چون شکلِ کشتی خیلی مهمه! بدنه یِ کشتی طوری طراحی شده که حجمِ خیلی زیادی از آب رو کنار بزنه (وقتی کشتی درحال حرکته اب رو کنار میزنه و به سمت های مختلف میره). ‌ با این شکلِ گود و بزرگ، کشتی میتونه مقدار خیلی زیادی آب رو از مسیر خودش خارج کنه. و طبق قانون ارشمیدس، هر چقدر آب بیشتری رو کنار بزنه، نیروی شناوریِ بیشتری از طرف آب دریافت می‌کنه. این یعنی نیروی رو به بالا، خیلی قوی میشه!

خلاصه کنم: کشتی به اندازه‌ای در آب فرو میره که وزنِ آبی رو که کنار زده دقیقاً برابر با وزنِ خودِ کشتی بشه. ‌ وقتی وزنِ خودِ کشتی (که به سمت پایین کشیده میشه) با نیروی شناوریِ آب (که به سمت بالا هل میده) برابر بشه، یه تعادل برقرار میشه. کشتی نه غرق میشه و نه بالا میره، دقیقاً همونجا که هست، شناور میمونه! ‌ پس، کشتی شناور می‌مونه چون شکلش باعث میشه حجم زیادی از آب رو کنار بزنه، و نیروی شناوریِ حاصل از اون آبِ کنار رفته، با وزنِ خودِ کشتی برابر میشه. جادویِ تعادل!