पाण्यात लहान दगडही बुडतो, पण जड लोखंडी जहाज कसं तरंगत? कारण जाणून व्हाल चकीत

तुम्ही मोठं जहाज अनेकदा पाहिलं असेल. या जहाजामध्ये हजारो टन वजन असतं. पण तरीही ते सहज पाण्यावर तरंगत असतं. पण असं नेमकं कसकाय होतं? कारण लहानसा दगडही पाण्यात लगेच बुडतो. मग हे लोखंडी जहाग कसंकाय पाण्यावर राहतं. याचं रहस्य खुप जुनं आहे. जवळपास 2200 वर्षांपूर्वी ग्रीक वैज्ञानिक आर्किमिडीज यांनी ते शोधलं होतं. याला आर्किमिडीजचा सिद्धात किंवा उल्प्लावन बल (Buoyancy) म्हणतात. चला समजून घेऊया हे कसं काम करतं.

समजा तुम्ही बादलीत पाणी भरता. मग तुम्ही त्यात काहीतरी टाकता, जसे की खेळणी किंवा लहान पेटी. ती वस्तू पाण्यात शिरताच, ती वस्तू पाण्याला किंचित ढकलते, म्हणजेच ती वस्तू पाण्याला हलवते.जेवढं पाणी हलतं (म्हणजेच, वस्तूने विस्थापित केलेल्या पाण्याचे प्रमाण) तेवढ्या पाण्याच्या वजनाची ती वस्तू असते. आता येथे मनोरंजक गोष्ट आहे: त्या विस्थापित पाण्याचे वजन वस्तूला खाली ढकलण्याऐवजी वर ढकलते. दुसऱ्या शब्दांत, पाणी म्हणते, "अरे, तू मला इतके हलवले आहेस, म्हणून मी तुला त्याच वजनाने वर उचलतो." या वरच्या दिशेने ढकलण्याला आपण उत्प्लावन बल म्हणतो. हे बल विस्थापित पाण्याच्या वजनाइतकेच असते.

आर्किमिडीजचा सिद्धांत खुप सोप्या शब्दांत समजून घेऊया. ज्यावेळी एखादी वस्तू पाण्यात (किंवा कोणत्याही तरलमध्ये) थोडी किंवा पूर्ण बुडते. तेव्हा पाणी ती खाली ओढण्याऐवजी वज ढकलते. हा वरचा धक्का त्या वस्तूने तिच्या ठिकाणाहून विस्थापित केलेल्या पाण्याच्या प्रमाणाइतकाच आहे (म्हणजेच वस्तूने बाहेर ढकललेल्या पाण्याचे प्रमाण).

आता जहाज कसे तरंगते हे सोप्या शब्दात जाणून घेऊया. जहाज खुप मोठे असते आणि आत रिकामे असते. तिच्या आत खुप जागा रिकामी असते. हवा भरलेली असते, खोल्या असतात, मशीन असतात, पण जास्तीत जास्त जागा रिकामी राहते. ज्यावेळी जहाज पाण्यात उतरते. तेव्हा ते खुप पाणी हलवते. कारण ते खुप मोठे असते. जेवढे पाणी बाजूला सरकते, तेवढ्या पाण्याचे वजन जहाजला वरच्या बाजूला जोरात ढकलते.

एक साधे उदाहरण: तुम्ही एक लहान लोखंडी गोळा ठेवला तर तो खूप कमी पाणी हलवतो करतो. त्याचे स्वतःचे वजन जास्त असते, त्यामुळे पाण्याचा वरचा धक्का कमी असतो - तो गोळा बुडतो. पण जर त्याच लोखंडापासून मोठे जहाज बनवले तर ते बरेच पाणी विस्थापित करते (कारण जहाज मोठे आणि पोकळ असते). विस्थापित पाण्याचे वजन जहाजाच्या एकूण वजनापेक्षा जास्त किंवा त्याइतके होते - पाणी जहाजाला इतक्या बळाने वर ढकलते की ते तरंगू लागते. वस्तूने विस्थापित केलेल्या पाण्याचे वजन ते उचलण्याचा प्रयत्न करते. जर हा वरचा धक्का वस्तूच्या वजनापेक्षा जास्त किंवा त्याइतका असेल तर वस्तू तरंगते. जर ते कमी असेल तर ती बुडते.

कोणतीही जादू नाही. फक्त घनत्व (डेन्सिटी) चा खेळ आहे. जहाजचे सरासरी घनत्व (एकूण वजन ÷ एकूण व्हॉल्यूम) पाण्यापेक्षा कमी ठेवला जातो. पाण्याचे घनत्व 1 g/cm³ आहे. जहाजचे सरासरी घनत्व यापेक्षा कमी असते. कारण आत रिकामी जागा जास्त असते.

आजच्या तंत्रज्ञानाचे काय काम आहे? जहाजाच्या डिझाइनमध्ये कंप्यूटरने कॅलक्युलेशन करुन अधिक पाणी विस्थापित करण्यासाठी जहाजाच्या आवरणाला आकार दिला जातो. जहाज किती भार वाहून नेऊ शकते हे दर्शविण्यासाठी प्लिमसोल रेषा वापरल्या जातात. जर भार खूप जास्त असेल तर ते अधिक बुडेल, ज्यामुळे उत्प्लावन बळ कमी होईल.

स्टेबिलिटीसाठी बॅलास्ट टँकचा वापर करतात - पाणी भरुन बॅलेन्स करतात. एकूणच, जहाज तरंगते. आर्किमिडीजच्या सिद्धांतामुळे- उत्प्लावन बळ पाण्याच्या विस्थापनामुळे येते आणि जहाजची मोठी, रिकामी डिझाइन याला शक्य करते. पुढच्या वेळी जहाज पाहून विचार करा की - हे फक्त पाणी नाही तर विज्ञानामुळे तरंगत आहे.