Αν και συνηθισμένα εδώ και αιώνες στις θάλασσες όλου του κόσμου, τα μεγάλα πλοία εξακολουθούν να αποτελούν μυστήριο για ορισμένους ανθρώπους. Μπροστά σε τόσο μεγαλοπρεπείς κατασκευές, ένα ερώτημα παραμένει: γιατί τα πλοία επιπλέουν;

Η απάντηση είναι απλούστερη απ' ό,τι φαίνεται και αποκαλύφθηκε αιώνες πριν από ναυτικούς και μηχανικούς που είχαν ανάγκη από λύσεις για τη θαλάσσια εξερεύνηση. Εν ολίγοις, μπορεί να απαντηθεί με τη βοήθεια δύο εννοιών.

Ας καταλάβουμε λοιπόν λίγα περισσότερα για την πυκνότητα και την Αρχή του Αρχιμήδη, για να ικανοποιήσουμε την αμφιβολία.

Πυκνότητα

Η πυκνότητα είναι ένα γλυπτό που ορίζεται από τον λόγο της μάζας ανά μονάδα όγκου οποιασδήποτε ουσίας. Έτσι, για να μπορεί ένα αντικείμενο να επιπλέει, όπως ένα πλοίο, η μάζα του πρέπει να κατανέμεται σε μεγάλο όγκο.

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όσο μεγαλύτερη είναι η κατανομή της μάζας, τόσο μικρότερη είναι η πυκνότητα του αντικειμένου. Με άλλα λόγια, με απλά λόγια, η απάντηση στο ερώτημα "γιατί επιπλέουν τα πλοία;" είναι: επειδή η μέση πυκνότητά τους είναι μικρότερη από εκείνη του νερού.

Δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος του εσωτερικού των πλοίων αποτελείται από αέρα, ακόμη και αν έχει βαριές ατσάλινες ενώσεις, είναι σε θέση να επιπλέει.

Η ίδια αρχή μπορεί να παρατηρηθεί όταν συγκρίνουμε ένα καρφί με μια σανίδα από φελιζόλ, για παράδειγμα. Παρόλο που το καρφί είναι ελαφρύτερο, βυθίζεται λόγω της υψηλής πυκνότητας σε σύγκριση με τη χαμηλή πυκνότητα του φελιζόλ.

Αρχή του Αρχιμήδη

Ο Αρχιμήδης ήταν Έλληνας μαθηματικός, μηχανικός, φυσικός, εφευρέτης και αστρονόμος που έζησε τον 3ο αιώνα π.Χ. Μεταξύ των ερευνών του, διατύπωσε μια αρχή που μπορεί να περιγραφεί ως:

"Κάθε σώμα βυθισμένο σε ένα ρευστό υφίσταται δράση μιας δύναμης (ώθηση) κάθετα προς τα πάνω, η ένταση της οποίας είναι ίση με το βάρος του ρευστού που εκτοπίζεται από το σώμα."

Με άλλα λόγια, το βάρος ενός πλοίου που εκτοπίζει το νερό κατά την κίνησή του προκαλεί μια δύναμη αντίδρασης του νερού προς το πλοίο. Σε αυτή την περίπτωση, η απάντηση στο ερώτημα "γιατί επιπλέουν τα πλοία;" θα ήταν κάπως έτσι: επειδή το νερό ωθεί το πλοίο προς τα πάνω.

Ένα πλοίο 1.000 τόνων, για παράδειγμα, προκαλεί στο κύτος του μια δύναμη ισοδύναμη με 1.000 τόνους νερού, εξασφαλίζοντας τη στήριξή του.

Γιατί τα πλοία επιπλέουν ακόμη και σε ταραγμένα νερά;

Ένα πλοίο είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε, ακόμη και με την ταλάντωση που προκαλούν τα κύματα, να συνεχίζει να επιπλέει. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το κέντρο βάρους του βρίσκεται κάτω από το κέντρο ώθησής του, εξασφαλίζοντας την ισορροπία του πλοίου.

Όταν ένα σώμα επιπλέει, υπόκειται στη δράση αυτών των δύο δυνάμεων. Όταν τα δύο κέντρα συμπίπτουν, η ισορροπία είναι αδιάφορη. Σε αυτές τις περιπτώσεις, επομένως, το αντικείμενο απλώς παραμένει στη θέση στην οποία είχε αρχικά τοποθετηθεί. Οι περιπτώσεις αυτές, ωστόσο, είναι πιο συχνές με αντικείμενα που είναι πλήρως βυθισμένα.

Από την άλλη πλευρά, όταν η βύθιση είναι μερική, όπως στα πλοία, η κλίση αναγκάζει τον όγκο του κινούμενου μέρους του νερού να μεταβάλλει το κέντρο ώθησης. Η άνωση εξασφαλίζεται όταν η ισορροπία είναι σταθερή, δηλαδή επιτρέπουν στο σώμα να επιστρέψει στην αρχική του θέση.

Πηγές : Azeheb, Brazil School, EBC, Weg Museum

Εικόνες : CPAQV, Kentucky Teacher, Παγκόσμιες κρουαζιέρες, Σχολείο Βραζιλίας