رمز شناوری کشتی‌ها (بخش چهارم) - بخش آخر
گفتیم: هرجسم، چگالی خاص خود را دارد. چگالی آب "یک" است (گرم بر سانتیمتر مکعب).
آلومینیوم: 2.70 ؛ نقره: 10.50 ؛ طلا: 19.30 (g/cm3).
هرجسم‌ای که در مایعی قراردهیم، اگر چگالی‌اش از چگالی مایع بیش‌تر باشد غرق می‌شود اگر تقریبا مساوی باشد غوطه ور می‌ماند، ته‌نشین نمی‌شود، «مثل یخ در آب با چگالی 0.92 g/cm3 )) یا بعضی ازکنده درختان».
اگر چگالی جسمی کمتر از مایع باشد روی آب شناور می‌ماند = پَر، تخته، چوب‌پنبه، روغن بر روی آب.




ولی این توضیح به تنهایی کفایت نمی‌کند.
اشاره: در این نوشته چون در رابطه با دریا و کشتی سخن می‌گویم از این به بعد بجای استفاده از کلمه مایع از واژه (آب) نام می‌برم.
هرجسمی که درآب قراردهیم، آن جسم برای جای‌گزینی و قرارگرفتن در مکان مورد لزوم‌، به اندازه حجم غوطه ورش آب را پس می‌زند. حجم آبِ "پس‌زده شده" برایراست با حجم فرورفته‌ی جسم در آن آب.
دلیل این که ارشمیدس از حمام فرار کرده و باکون لُخت سر به خیابان زده و هی داد میزد "یافتم...یافتم" همین بود.




"آرچی" فهمید اگر تاج " اعلیحضرت‌هیرون" را در ظرفی پرازآب بگذارد و آب سرآمده و ریخته شده را اندازه بگیرد و همین کار را با نقره و مس انجام دهد، می‌تواند به سؤال پادشاه پاسخ صحیح بدهد. و چنین کرد.

هر جسمی که در آب قرار دهیم فشاری، به اندازه حجم فرورفته‌اش، برآب وارد می‌کند، طبق قانون جاذبه، از بالا به پایین. هم‌زمان آب نیز فشاری معادل حجم جابجا شده‌اش برجسم وارد می‌سازد. طبق قانون ارشیمدس: از پایین به بالا.
نیز طبق قانون ارشیمِدس، جسمی که در آب قرار می‌گیرد (کشتی) هم‌وزن آب جابجا شده‌، از وزن‌اش کاسته می‌شود. اگر فشاری که (مایع) آب از پایین به بالا برجسم وارد می‌سازد بیش‌تر یا برابر با فشاری باشد که جسم از بالا به پایین وارد کرده است، پس جسم شناور می‌ماند درغیر این صورت غرق می‌شود. یکی ازراه‌های افزایش نیروی مقاومت ِآب و کمک به شناور ماندن کشتی گسترش "سطح فشار" برای آب و سبک کردن کشتی‌ست. کشتی به‌نسبت طول و عرض‌اش این"سطح" را در حالت عادی داراست. و سبکی‌اش را، ازجمله مدیون هوایی‌ست که در بدنه دارد. هوایی که چگالی‌اش، درمقایسه با آب، فقط 0.0013 ( g/cm3) است. اگر همین کشتی از دماغ (سینه) یا پاشنه (تَفَر Tafar) درآب قرار گیرد چون "سطح فشار" کوچک و غیر کافیست، غرق می‌شود.
فشاری که جسم از بالا به پایین، بر آب وارد می‌کند به انگلیسی Displacement و نیرویی که آب ازپایین به بالا بر آن جسم وارد می‌سازد buoyancy نامند. واژه درست و دقیق فارسی این دو اصطلاح را نمی‌دانم در واژه‌نامه‌های فارسی - انگلیسی، فارسی - آلمانی گشتم هر آنچه که ترجمه کرده بودند درست بود ولی مقصود را نمی‌رساند. دیدم برای واژه " Displacement " این‌جوری شرح داده شده است: ( مقدار آبی که کشتی یا جسم شناور دیگر، آن را پس زده و جای آنرا می‌گیرد) که البته توضیح درستی‌ست - حالا کاری به‌فارسی درست یا غلط‌اش ندارم- ولی چرا مثل بقیه مردم دنیا نمی‌توانیم فقط با یک واژه مقصود را برسانیم؟ یا واژه و اصطلاحی وجود دارد که من از آن بی‌خبرم؟ مثلن اصطلاح "نیروی شناوری" که بازهم مقصود را به درستی نمی‌رساند! اگر کسی از هموط‌نان، مثلن بچه‌های دانشگاه‌های علوم دریایی در بنادر ایران اطلاعی دارند برای آگاهی من و دیگران در نظرخواهی بنویسند!
به هر حال همین "نیروی شناوری" یا نیروی ارشیمدس یا فشاری که آب از پایین به بالا برجسم وارد می‌آورد دخیل در ماجراست که جسم سنگین‌ای در عمق، هنگام بالا آوردن به سطح آب، چنان سبک می‌شود که به آسانی قابل حمل است. این هم در کنار چگالی‌، بخش دیگری است از رمز شناوری کشتی‌ها.
توضیح:
هدف‌ام از نوشتن پست قبلی و نوشته فعلی تحریر یک مقاله‌ی علمی و تحقیقی یا تجزیه و تحلیل علم فیزیک در رشته‌ای خاص و اصولن وارد شدن به یک‌بحث ریاضی و فیزیکی، که در تخصص من نیست، نبود و نیست. آنچه را که آن‌جا، در پُست پیشین، و در این‌جا نوشتم حاصل بخشی از یادداشت‌های آموزشی‌ام در سال‌های تحصیلی در سه، تا چهار دهه پیش و تجربه و مطالعات شخصی‌ام بود که خواستم این دانسته هارا، هرچند ناقص، با دانش آموزان عزیز وطنم و علاقه‌مندان به این مطالب تقسیم کنم. باشد انگیزه‌ای شود برای دانش‌جویان بصورت اعم درمسیر کمک به مطالعات و آگاهی بیشتر.
اهل علم و فرهیخته‌گان توجه دارند که این نوشته‌ها کامل و خالی از کاستی و عیب نیستند. ولی امیدوارم همین توضیحات مختصر و کوتاه هم در رابطه با علت شناوری کشتی‌ها و اینکه چرا هزاران تن آهن روی آب شناور می‌مانند مثمر ثمر واقع شده باشند.

پی‌نوشت:
دوستان همانطور که ملاحظه می‌فرمایند من در تو ضیح آن‌بخش از قوانین فیزیک که مربوط به "وزن مخصوص" و چگالی می‌شود صرفا به جامدات و مایعات که مربوط به بحثِ من در رابطه با کشتی و دریا می‌شد پرداخته‌ام و از وارد شدن به دو مبحث، به‌عمد و برای جلوگیری از طول کلام، پرهیز نموده‌ام. یکی چگونگی شناوری و کاریُرد "زیردریایی‌ها" و دیگری مبحث هوا، گاز، بالون، زپلین، هواپیما، سفینه‌های فضایی و اصولن هوانوردی وفضانوردی است. و چون مربوط به شغل من نیست وارد این بحث نیز نخواهم شد، هرچند قوانین فیزیک برای همه چیز: زمین، آب و هوا (جامد، مایع، گاز) معتبر است.


2 نوشته شده در Mon 10 Jul 2006ساعت 21:27 توسط ناخدا حميد کجوري
GetBC(144);
36 نظر