Tại sao thuyền không chìm?

Bí ẩn đằng sau sự nổi của thuyền: Lý giải khoa học về lực đẩy Ác-si-mét

Trên các vùng biển rộng lớn, những con thuyền khổng lồ lướt đi uyển chuyển như thể bất chấp trọng lực của Trái đất. Chúng có thể nặng hàng chục nghìn tấn, vậy tại sao chúng lại không chìm? Câu trả lời nằm ở một nguyên lý khoa học cơ bản: lực đẩy Ác-si-mét.

Khi một vật thể được nhúng trong chất lỏng, chẳng hạn như nước, nó sẽ chịu một lực đẩy lên trên cân bằng với trọng lượng của lượng chất lỏng bị vật thể chiếm chỗ. Lực đẩy này được gọi là lực đẩy Ác-si-mét, theo tên nhà khoa học Hy Lạp đã phát hiện ra nó vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên.

Đối với một con thuyền, lực đẩy Ác-si-mét tác động lên nó bằng với trọng lượng của lượng nước mà con thuyền chiếm chỗ. Điều này có nghĩa là nếu trọng lượng của con thuyền lớn hơn trọng lượng của nước bị chiếm chỗ, thì con thuyền sẽ chìm. Ngược lại, nếu lực đẩy Ác-si-mét lớn hơn trọng lượng của con thuyền, thì con thuyền sẽ nổi.

Để tăng lực đẩy Ác-si-mét, các nhà thiết kế tàu thường sử dụng một số kỹ thuật. Một trong những cách phổ biến là thiết kế tàu có hình dạng giống như một hình nón đảo ngược, với phần đáy rộng hơn nhiều so với phần trên. Hình dạng này cho phép tàu chiếm nhiều nước hơn, do đó làm tăng lực đẩy Ác-si-mét.

Một cách khác để tăng lực đẩy Ác-si-mét là sử dụng các khoang chứa không khí bên trong thân tàu. Khi tàu chìm trong nước, các khoang chứa này sẽ chiếm chỗ của nước, giúp tăng trọng lượng của nước bị chiếm chỗ. Điều này dẫn đến lực đẩy Ác-si-mét lớn hơn, giúp tàu nổi ở mực nước cao hơn.

Nhờ vào sự cân bằng tinh tế giữa trọng lượng và lực đẩy Ác-si-mét, những con thuyền có thể lướt trên mặt nước như những gã khổng lồ nhẹ nhàng. Nguyên lý khoa học này đã được áp dụng từ thời cổ đại và tiếp tục là nền tảng của ngành hàng hải hiện đại, giúp chúng ta khám phá và chinh phục những vùng biển mênh mông.