Kuigi suured laevad on juba sajandeid maailma meredel levinud, võivad need olla mõnedele inimestele ikka veel mõistatuseks. Selliste grandioossete konstruktsioonide ees jääb üks küsimus: miks laevad ujuvad?

Vastus on lihtsam, kui tundub, ja selle avasid sajandeid tagasi meremehed ja insenerid, kes vajasid lahendusi merendusuuringuteks. Lühidalt öeldes saab sellele vastata kahe mõiste abil.

Niisiis, mõistame pisut rohkem tihedusest ja Archimedese printsiibist, et kahtlusi rahuldada.

Tihedus

Tihedus on mingi aine massi ja ruumalaühiku suhtest määratud konfigment. Seega, et mingi objekt, näiteks laev, saaks ujuda, peab selle mass olema jaotatud suurele ruumalaühikule.

Seda seetõttu, et mida suurem on massijaotus, seda väiksem on objekti tihedus. Teisisõnu, lihtsustatult öeldes on vastus küsimusele "miks laevad ujuvad?": sest nende keskmine tihedus on väiksem kui vee oma.

Kuna suur osa laeva sisemusest koosneb õhust, siis isegi kui laev on raske teraseühendusega, on ta siiski võimeline ujuma.

Sama põhimõtet saab näha, kui võrrelda näiteks naela ja stüroplasti. Kuigi nael on kergem, vajub see suure tiheduse tõttu võrreldes stüroplasti madala tihedusega.

Archimedese põhimõte

Archimedes oli kreeka matemaatik, insener, füüsik, leiutaja ja astronoom, kes elas 3. sajandil eKr. Ta esitas oma teadustööde hulgas põhimõtte, mida võib kirjeldada järgmiselt:

"Igale vedelikku sukeldunud kehale mõjub vertikaalselt ülespoole jõud (tõukejõud), mille intensiivsus on võrdne keha poolt väljatõrjutud vedeliku kaaluga."

Teisisõnu, laeva kaal, mis selle liikumise ajal vett nihutab, põhjustab vee reaktsioonijõu laeva vastu. Sel juhul oleks vastus küsimusele "miks laevad ujuvad?" umbes järgmine: sest vesi surub laeva ülespoole.

Näiteks 1000-tonnine laev tekitab oma kere suhtes 1000-tonnise veega võrdväärse jõu, mis tagab selle toe.

Miks ujuvad laevad isegi kargetes vetes?

Laev on konstrueeritud nii, et isegi lainetest põhjustatud kiikumise korral jääb see ujuma, sest selle raskuskese asub tõukejõu keskpunktist allpool, mis tagab laeva tasakaalu.

Kui keha hõljub, on ta nende kahe jõu mõjule allutatud. Kui need kaks keskust langevad kokku, siis on tasakaal ükskõik, millised. Sellistel juhtudel jääb ese seega lihtsalt sellesse asendisse, kuhu ta algselt asetati. Need juhtumid on aga sagedasemad täielikult uppunud objektide puhul.

Teisest küljest, kui sukeldumine on osaline, nagu laevadel, põhjustab kalle vee liikuva osa mahtu, mis muudab tõukejõudu. Ujuvus on tagatud, kui tasakaal on stabiilne, st nad võimaldavad kehal pöörduda tagasi lähteasendisse.

Allikad : Azeheb, Brasiilia kool, EBC, Wegi muuseum

Pildid : CPAQV, Kentucky õpetaja, maailmakruiisid, Brasiilia kool