چرا میخ فرو می‌رود و کشتی شناور می‌ماند؟

راهنمایی کوتاه: این موضوع به اصل ارشمیدس و چگالی مربوط می‌شود.

گام‌به‌گام:

• ۱) اصل ارشمیدس می‌گوید: هر جسمی که در سیال (مثل آب) قرار می‌گیرد، نیروی شناوری به اندازه‌ی وزن سیال جابجا شده به آن وارد می‌شود.
• ۲) اگر نیروی شناوری از وزن جسم بیشتر باشد، جسم شناور می‌ماند؛ اگر کمتر باشد، غرق می‌شود.
• ۳) میخ فولادی کوچک و سنگین است، پس وزنش از نیروی شناوری که آب به آن وارد می‌کند بیشتر است؛ بنابراین فرو می‌رود.
• ۴) کشتی فولادی هم سنگین است، اما شکل آن به گونه‌ای است که حجم زیادی از آب را جابجا می‌کند (فضای خالی زیادی داخل آن وجود دارد).
• ۵) این حجم زیاد آب جابجا شده، نیروی شناوری بسیار بزرگی ایجاد می‌کند که از وزن کشتی بیشتر است؛ پس کشتی شناور می‌ماند.
• ۶) به عبارت دیگر، چگالی متوسط کشتی (نسبت جرم به حجم) از چگالی آب کمتر است، اما چگالی میخ از آب بیشتر است.

پاسخ نهایی: میخ فولادی به دلیل شکل کوچک و چگالی بالا فرو می‌رود، اما کشتی فولادی با وجود وزن زیاد، به دلیل شکل و حجم بزرگی که دارد و آب زیادی را جابجا می‌کند، نیروی شناوری کافی برای شناور ماندن دریافت می‌کند.

مثال مشابه: یک تکه سنگ کوچک در آب غرق می‌شود، اما یک قایق پلاستیکی بزرگ روی آب می‌ماند، چون قایق هوا را در خود نگه می‌دارد و چگالی متوسط آن کم است.

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی آزمایش ساده‌ای انجام دهی: یک کاسه آب بردار و یک تکه فویل آلومینیومی را مچاله کن و در آب بینداز—فرو می‌رود. حالا همان فویل را به شکل قایق درآور و روی آب بگذار—شناور می‌ماند. این آزمایش اصل ارشمیدس را به خوبی نشان می‌دهد.