Zašto čavli tonu, a brodovi plove: Tajne gustoće i uzgona
Na internetskim stranicama o znanosti često se bavimo bizarnih misterijima svemira, no često postavljamo jednostavnija, ali zabavna pitanja poput: “Zašto ne možemo napajati automobile magnetima?” ili “Ako padneš s nebodera na Mjesecu, hoćeš li umrijeti ili se ozbiljno ozlijediti?”.
Što je uzgon?
Jedno od zanimljivih pitanja koje se pojavilo jučer u Facebook grupi ‘Fizika je zabavna’ bilo je: “Zašto čavao tone u vodi, a željezni brod pluta?” Da bismo odgovorili na ovo pitanje, moramo se malo posvetiti gustoći i uzgonu.
Uzgonska sila je uzdignuta sila u tekućini (bilo kojoj tekućoj tvari, uključujući zrak) koja djeluje na sva tijela unutar nje. Ova sila proizlazi iz razlike u pritisku unutar tekućine – tlak na dnu objekta u tekućini je veći nego na vrhu, što uzrokuje uzgonsku silu.
Arhimedov zakon
Prema Arhimedovom zakonu, tijelo uronjeno ili djelomično uronjeno u tekućinu doživljava uzgon koji je jednak težini tekućine koju pomiče. Ako je uzgonska sila tekućine veća od silu prema dolje (masa objekta pomnožena s gravitacijskom snagom) objekta smještenog unutar nje, objekt će ploviti. Međutim, objekti koji su gušći od vode će potonuti dok se sile ne izjednače. Zapravo, čavao koji smo zamislili tone jer je gušći od vode.
Brodovi i gustoća
Pitam se, kako to da brodovi, koji su od čelika (gušeg od vode) i opterećeni stotinama tona tereta, ne tonu? Pa, kao što dokazuje činjenica da ne tonu, to nije slučaj. Čvrsti čelični predmet bi se naravno potonuo, ali brodovi nisu čvrsti čelik. Ispunjeni su raznim materijalima, uključujući zrak, što im pomaže da ostanu na površini.
Prosječna gustoća broda, uključujući zrak unutar njega, manja je od gustoće vode, što znači da je uzgonska sila veća od sile koja ga vuče prema dnu oceana. Stoga brod pluta. Zamislimo brod težak 100,000 tona – on će potonuti dok ne pomakne 100,000 tona vode. Ako napunite brod predmetima gušćim od vode, on će potonuti dodatno dok ne pomakne novu težinu.
Zaključak
Međutim, ako neprestano istiskuje zrak koji ga drži na površini, na kraju će brod potonuti i pridružiti se čavlu. Ovaj koncept gustoće i uzgona pomaže nam razumjeti kako plovila funkcioniraju unutar vode. Jednostavno rečeno, plovilo pluta zbog kombinacije materijala koji čine njegovu strukturu, a ne samo zbog čelika.
Svaki članak objašnjenja provjerava tim za faktografsku točnost kako bi bio ispravan u trenutku objavljivanja. Tekst, slike i linkovi mogu biti uređeni, uklonjeni ili dodani u budućnosti kako bi se održale informacije ažurirane.
