چگونه قایق فلزی می تواند شناور بماند؟
چگونه قایق فلزی می تواند شناور بماند؟

چرا یک کشتی فلزی که از آن همه فلز سنگین ساخته شده و چندهزار تن بار را هم حمل می کند در آب فرو نمی رود و غرق نمی شود، اما یک ورق یا میله آهنی سریعا در آب فرو رفته و ناپدید می گردد؟

پاسخ ساده به این سوال شناوری است.

اولین تعریف استاندارد شناوری در تاریخ توسط ارشمیدس ثبت شده است و چیزی مانند این است: هر شیئ که در مایعی فرو می رود نیرویی متقابل را تجربه می کند که برابر با وزن مایعی است که توسط آن شیئ جابجا شده است .

پس اگر یک قایق ۱۰۰۰ کیلوگرم (یا پوند)‌ وزن داشته باشد، تا جایی در آب فرو می رود که ۱۰۰۰ کیلوگرم (یا پوند)‌ آب را جابجا کند. در صورتی که قبل از اینکه همه چیز زیر آب فرو برود، قایق بتواند ۱۰۰۰ کیلوگرم آب را جابجا کند، آنگاه می تواند شناور شده و دیگر غرق نخواهد شد.

و انجام این کار چندان سخت نیست که قایق را به گونه ای شکل دهیم که قبل از آنکه زیر آب فرو رود، وزن آن مقدار کافی آب را جابجا کرده باشد. و دلیل سادگی انجام این کار، آن است که بخش عمده ای از فضای داخلی هر قایق را هوا پر کرده است. درست برعکس یک مکعب فولادی که تمام آن با آهن جامد پر شده است.

لذا چگالی متوسط (تراکم) قایق (آمیزه ای از هوا و فولاد) در مقایسه با چگالی متوسط آب جابجا شده بسیار کمتر است. پس به ازای جابجایی آب هم وزن قایق، در حقیقت تنها بخش بسیار کوچکی از قایق در آب فرو می رود. و نکته جالب اینجا است که در کشتی های عظیم الجثه می توان اتاقک های فراوانی برای حبس هوای معمولی تعبیه کرد.

و سوال بعدی که باید به آن پاسخ دهیم، داستان شناوری است. چگونه مولکول های آب می فهمند که ۱۰۰۰ کیلوگرم از آنها جابجا شده اند؟ این بدان دلیل است که رفتار حقیقی شناوری در تقابل با فشار بروز می یابد و با وزن سر و کاری ندارد.

اگر ستونی از آب با سطح مقطع یک سانتی متر مربع و ارتفاع یک متر داشته باشیم، بسته به دمای آب، تقریبا ۱۰۰ گرم وزن خواهد داشت. یعنی اینکه ستون آب یک متری ما فشاری ۹۸۰۰ پاسکالی (Pa) یا ۱۰۰ گرم بر سانتیمتر مربع را وارد می آورد.

اگر شما فشارسنجی را به جعبه فرضی با ابعاد گفته شده بسته و آن را در آب غوطه ور سازید (همانند تصویر بالا)، آنگاه می توانید فشار آب را در عمقی که جعبه قرار دارد مشخص کنید:
اگر جعبه را یک متر در آب فرو ببرید، فشار سنج عدد ۹۸۰۰ پاسکال را نشان خواهد داد. یعنی اینکه در آن وضعیت سطح پایین جعبه شما تحت نیروی رو به بالایی قرار دارد که با فشار ۹۸۰۰ پاسکال آن را به بیرون می راند.

حال اگر جعبه شما سطح مقطع یک متری داشته باشد و یک متر در آب فرو رود، با فشار ۹۸۰۰۰۰۰۰ پاسکالی (۹۸۰۰ نیوتن ) رو به بالا از سوی آب مواجه می شود. (۱۰۰سانتی متر در ۱۰۰ سانتی متر در ۹۸۰۰ پاسکال). این دقیقا برابر با وزن یک متر مکعب آبی است که با ورود جعبه جابجا شده است.

و همین فشار رو به بالای آب به ته قایق است که باعث شناور ماندن آن می گردد. هر سانتی متر مربع از بدنه قایق که در زیر آب قرار گرفته، با فشاری مواجه است که آن را به بالا می راند. و ترکیب این فشارها باعث شناوری قایق شده و مانع غرق شدن آن می شود.

نارنجی

سه شنبه ۱ امرداد ۱۳۹۲ (23-07-2013) 16:42   بازدید: 1532 بار
تازه های دانش و فن

سایر خبرها و آگاهی هایی از گذشته در همین زمینه

آگهی بازرگانی


مرجان، خواننده و بازیگر ایرانی در بیمارستانی در لس‌آنجلس آمریکا بر اثر ایست قلبی درگذشت. شهلا صافی ضمیر، در سال ۱۳۲۷ در تهران متولد شد. او پس از انقلاب بازداشت و مدتی زندانی و ۱۷ سال ممنوع‌الخروج شد ولی سرانجام به آمریکا رفت و در لس‌آنجلس آمریکا زندگی می‌کرد. روان این هنرمند عزیز شاد باد.
2020-06-06 14:00

شنبه ششم ژوئن ۱۶۵ تن به بیماران و ۱۵ نفر هم به تلفات ویروس کرونا در بلژیک افزوده شدند، تاکنون ۵۹۰۷۲ تن در این کشور بیمار شده و ۹۵۸۰ تن نیز جان باخته اند. از هفته آینده فاز سوم کاهش قرنطینه در بلژیک آغاز می‌شود، رعایت بهداشت، زدن ماسک و فاصله گرفتن از دیگران را ادامه بدهید. #coronavirus
2020-06-06 11:19

به تصمیم دولت هلندی زبان -فلاندرن- برای کاهش آلودگی و افزایش امنیت، سرعت مجاز در کمربندی بروکسل به صد کیلومتر کاهش می‌یابد ولی سرعت مجاز در بخش‌هایی از کمربندی که در منطقه فرانسوی زبان والونی هستند کاهش نخواهد یافت.
2020-06-06 09:50

کمیسیون اروپا به نمایندگی از کشورهای این اتحادیه برای رساندن واکسن به کشورهای فقیر ۳۰۰ میلیون یورو به گروهی از شرکت‌های نیمه دولتی در سوئیس کمک مالی کرده است. این کمک مالی تضمین کننده واکسن برای ۳۰۰ میلیون کودک در کشورهای فقیر است.
2020-06-05 14:40

گزارشهای خبری

۰ آموزش بازی شاه، دزد، وزیر
۰ کاهش خطر سرطان سينه با خوردن انار
۰ نکات بسیار مهم در مورد افسردگی پاییزی
۰ فرصت محدود و استثنایی: فراخوان همکاری برای اجرای تئاتر در بروکسل
۰ ده روش برای فرار از هوای گرم
۰ لیست کاندیدهای پارسی زبان در انتخابات ۲۶ می ۲۰۱۹ بلژیک
۰ تاریخچه و سهم پارسی زبانها در سیاست بلژیک
۰ همه چیز درباره انتخابات ۲۶ می ۲۰۱۹ بلژیک
۰ قوانین تازه برای رفت و آمد پسران ایرانی-خارجی به کشور
۰ پنج راه رهایی از آلرژی بهاره
۰ از تفاله قهوه چه استفاده هايی می توان کرد؟
۰ با تغييراتی ساده بهار را به خانه بياوريد
۰ يادی از فريدون مشيری، ترانه سرای ایرانی
۰ پوزش رسمی دولت بلژیک بخاطر بچه دزدی
۰ دزدی از بانکی در بلژیک از راه فاضلاب
۰ خواص ضدپیری و ضدسرطانی چای سبز
۰ با نشانه های سرطان آشنا شويد
۰ مشاور ایرانیان بلژیک
۰ شب یلدا / شب چله بر شما فرخنده باد
۰ بمناسبت روز جهانی ايدز
۰ دولت بلژيک حوادث مربوط به پروتزها را منتشر نمی کند