چرا کشتی فولادی شناور می‌ماند؟

راهنمایی کوتاه: شناوری به وزن کل وابسته نیست، بلکه به چگالی و شکل جسم بستگی دارد.

گام‌به‌گام:

• ۱) قانون ارشمیدس: هر جسمی که در مایع قرار می‌گیرد، نیرویی به سمت بالا از طرف مایع تجربه می‌کند که برابر وزن مایع جابجا شده است.
• ۲) چگالی: چگالی یعنی جرم تقسیم بر حجم. چگالی فولاد حدود ۷۸۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است و چگالی آب حدود ۱۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب.
• ۳) میخ فولادی: حجم کمی دارد و وزنش بیشتر از وزن آبی است که جابجا می‌کند، پس چگالی متوسط آن از آب بیشتر است و فرو می‌رود.
• ۴) کشتی فولادی: شکل آن به گونه‌ای است که حجم زیادی از آب را جابجا می‌کند. داخل کشتی پر از هواست، بنابراین چگالی متوسط کشتی (جرم کل تقسیم بر حجم کل) از چگالی آب کمتر می‌شود.
• ۵) نتیجه: چون چگالی متوسط کشتی از آب کمتر است، نیروی شناوری (بالا) از وزن کشتی (پایین) بیشتر می‌شود و کشتی شناور می‌ماند.

پاسخ نهایی: میخ فولادی به دلیل حجم کم و چگالی بالا فرو می‌رود، اما کشتی فولادی با وجود وزن زیاد، به دلیل شکل خاص و حجم بزرگ هوای داخلش، چگالی متوسط کمتری دارد و نیروی شناوری آن را روی آب نگه می‌دارد.

مثال مشابه: یک تکه فولاد جامد در آب غرق می‌شود، اما اگر همان فولاد را به شکل یک کاسه بزرگ درآورید و روی آب بگذارید، شناور می‌ماند چون هوای داخل آن حجم کل را زیاد می‌کند و چگالی را کاهش می‌دهد.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: دربارهٔ اصل ارشمیدس و مفهوم «چگالی متوسط» تحقیق کن. می‌توانی آزمایش ساده‌ای با یک کاسه فلزی و یک تکه فلز جامد انجام دهی تا تفاوت را ببینی.