راز شناوری کشتی های غول پیکر؛ چرا یک آجر غرق می گردد، اما کشتی کروز نه؟ - وبلاگ ساعت گلورایا

به گزارش وبلاگ ساعت گلورایا، درک نحوه شناوری کشتی های بزرگ، مثل کروز، احتیاج به دانش پیچیده فیزیک دارد؛ اما با توضیحی ساده می توانید بفهمید چرا این غول های دریایی روی آب می مانند.

شناوری کشتی های بزرگ یکی از شگفتی های فیزیک است که ممکن است در نگاه اول عجیب به نظر برسد. چرا یک کشتی 100 هزار تنی روی آب شناور می ماند، ولی یک آجر کوچک فورا در آب فرو می رود؟ برای شرح این پدیده می توانیم سراغ قوانین پیچیده فیزیک مثل اصل ارشمیدس برویم یا می توانیم به سادگی به شکل و حجم اشیا اشاره کنیم. در ادامه، به زبانی ساده تر به این موضوع خواهیم پرداخت و یاد می گیریم که چرا کشتی های کروز با وجود وزن بسیار زیادشان، غرق نمی شوند.

برای شرح اینکه چطور یک کشتی کروز 100 هزار تنی روی آب شناور می ماند اما یک آجر کوچک به قعر دریا می رود، فیزیکدان ها می توانند روش های پیچیده ای ارائه دهند. ممکن است از ریاضیاتی پیچیده استفاده نمایند یا نمودارهای فیزیکی ترسیم نمایند؛ حتی می توانند قوانین سخت گیرانه فیزیک را مطرح نمایند که سریعا فکر شما را خسته می نماید؛ اما اگر نیکول شارپ باشید که دکترای مهندسی هوافضا دارد و وبلاگ موفقی در زمینه دینامیک سیالات به نام FYFD راه اندازی نموده اید، می توانید این مفهوم را با تجربه ای ساده از زندگی شخصی شرح دهید.

شارپ به یاد می آورد که چطور پسر نوزادش هنگام حمام کردن از تماشا یک اسباب بازی شناور خشمگین شد. او می گوید:

اولین باری که این اسباب بازی لاک پشت را داخل وان گذاشتیم، کاملا گیج شد. وقتی دید که این وسیله روی آب شناور است، مغزش تصمیم گرفت که این اشتباه است! این نمی تواند درست باشد!؛ چون خودش در آب فرو می رفت و فکر می کرد که همه چیز باید غرق شود.

شارپ شرح می دهد که این همان اصلی است که کشتی های کروز بر پایه آن شناور می مانند؛ اما هیچ کس به اندازه کافی قوی نیست که این کشتی غول پیکر را به زیر آب فشار دهد.

برای درک ساده تر، نیازی به دانستن اصل ارشمیدس یا قوانین پیچیده شناوری ندارید. همه چیز به شکل و حجم مناسب برمی شود. اگر یک تکه فولاد را در آب بیندازید، غرق می شود. اما اگر همین فولاد را به شکل قایق تبدیل کنید، شناور می ماند.

در واقع، شکل و حجم تاثیر مستقیمی بر شناوری دارند، فارغ از اینکه جسم چقدر بزرگ باشد. وزن یا جرم جسم و اندازه آبی که جابه جا می نماید نیز اهمیت دارد. اگر جسم بتواند آب کافی را جابه جا کند، شناور می ماند و اگر نتواند، غرق می شود؛ برای مثال، اگر وزن یک کشتی کروز و شکل آن را حفظ کنیم، اما اندازه اش را به اندازه یک نخود کاهش دهیم، بلافاصله به ته دریا فرو می رود، چون حجم آبی که جابه جا می نماید به اندازه ای نیست که بتواند وزنش را تحمل کند.

شارپ حتی اشاره می نماید که مفاهیم دینامیک سیالات فقط به کشتی ها محدود نمی شود؛ برای مثال، در روز بارانی ممکن است حباب هایی در چاله های آب ببینید که به علت قطرات باران و غبارهای موجود در سطح زمین ایجاد شده اند. این پدیده هم نوعی از تعاملات سیال ها است که در زندگی روزمره مان دیده می شود.

درمجموع، چه روی یک کشتی غول پیکر در دریا باشید و چه در حال قدم زدن در خیابان های باران خورده، دینامیک سیالات همواره در زندگی ما نقش دارد.