Bár évszázadok óta elterjedt a világ tengerein, a nagy hajók még mindig rejtélyt jelentenek néhány ember számára. Ilyen grandiózus szerkezetek láttán egy kérdés még mindig fennáll: miért úsznak a hajók?

A válasz egyszerűbb, mint amilyennek látszik, és évszázadokkal ezelőtt a tengerészek és mérnökök leplezték le, akiknek a tengeri felfedezéshez megoldásokra volt szükségük. Röviden, két fogalom segítségével adható meg a válasz.

Értsük meg tehát egy kicsit jobban a sűrűséget és Archimédesz elvét, hogy a kételyeket eloszlassuk.

Sűrűség

A sűrűség bármely anyag térfogategységre vetített tömegének arányából meghatározott konfekció. Így ahhoz, hogy egy tárgy, például egy hajó úszni tudjon, tömegének nagy térfogaton kell eloszlania.

Ennek az az oka, hogy minél nagyobb a tömegeloszlás, annál kisebb lesz a tárgy sűrűsége. Más szóval, leegyszerűsítve a "miért úsznak a hajók?" kérdésre a válasz: mert az átlagos sűrűségük kisebb, mint a vízé.

Mivel a hajók belsejének nagy része levegőből áll, még ha nehéz acélösszetételűek is, akkor is képesek lebegni.

Ugyanezt az elvet láthatjuk, ha összehasonlítunk például egy szöget egy hungarocell táblával. Bár a szög könnyebb, a nagy sűrűsége miatt mégis süllyed, szemben a hungarocell alacsony sűrűségével.

Archimédesz-elv

Arkhimédész görög matematikus, mérnök, fizikus, feltaláló és csillagász volt, aki a Kr. e. 3. században élt. Kutatásai között egy olyan elvet fogalmazott meg, amelyet így lehet leírni:

"Minden folyadékba merülő testre függőlegesen felfelé ható erő (lökés) hat, amelynek intenzitása megegyezik a test által kiszorított folyadék súlyával."

Más szóval, a hajó súlya, amely a mozgása során kiszorítja a vizet, a víznek a hajóra ható reakcióerejét okozza. Ebben az esetben a "miért úsznak a hajók?" kérdésre a válasz valami olyasmi lenne, mint: mert a víz felfelé nyomja a hajót.

Egy 1000 tonnás hajó például 1000 tonna víznek megfelelő erőt fejt ki a hajótestre, biztosítva annak tartását.

Miért úsznak a hajók még viharos vizeken is?

A hajót úgy tervezték, hogy a hullámok okozta ringatózás ellenére is úszni tudjon, mivel a súlypontja a tolóerő középpontja alatt helyezkedik el, ami biztosítja a hajó egyensúlyát.

Amikor egy test lebeg, e két erő hatásának van kitéve. Amikor a két középpont egybeesik, az egyensúly közömbös. Ezekben az esetekben tehát a tárgy egyszerűen abban a helyzetben marad, amelyben eredetileg volt. Ezek az esetek azonban a teljesen elmerült tárgyaknál gyakoribbak.

Másrészt, ha a merülés részleges, mint a hajóknál, a dőlés a mozgó vízrész térfogatának hatására megváltoztatja a tolóközpontot. A felhajtóerő akkor biztosított, ha az egyensúly stabil, azaz lehetővé teszik a test visszatérését a kiindulási helyzetbe.

Források : Azeheb, Brazil Iskola, EBC, Weg Múzeum

Képek : CPAQV, Kentucky Teacher, World Cruises, Brazília Iskola