Giải thích tại sao những con tàu lớn hơn và nặng hơn kim loại gấp nhiều lần nhưng chúng vẫn có thể nổi trên nước?

Tại sao những con tàu lớn và nặng hơn kim loại nhiều lần vẫn có thể nổi trên nước?

Trên các đại dương mênh mông, những con tàu đồ sộ từ các tàu chở dầu khổng lồ đến các tàu du lịch sang trọng lướt nhẹ trên mặt nước, mặc dù nặng hơn kim loại gấp nhiều lần. Vậy làm thế nào mà những vật thể khổng lồ này có thể nổi trên mặt nước trong khi các vật thể bằng kim loại khác thì không?

Bí mật nằm ở lực đẩy Archimedes. Lực đẩy này được đặt theo tên của nhà toán học và nhà vật lý học Hy Lạp cổ đại Archimedes, người đã khám phá ra nguyên lý này vào thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên.

Lực đẩy Archimedes tuyên bố rằng một vật thể chìm trong chất lỏng sẽ chịu một lực đẩy hướng lên bằng trọng lượng của chất lỏng bị vật thể chiếm chỗ. Nói cách khác, khi một vật thể chìm trong nước, nước sẽ đẩy nó lên một lực bằng với trọng lượng của phần nước bị vật thể đẩy ra.

Với những con tàu, vật thể là phần bên dưới mực nước của con tàu. Phần chìm này chiếm một thể tích nước nhất định, tương đương với khối lượng của phần chìm. Khối lượng này cũng bằng trọng lượng của con tàu.

Vì vậy, lực đẩy Archimedes hướng lên bằng với trọng lượng của con tàu, tạo ra một lực cân bằng. Điều này ngăn không cho con tàu chìm xuống nước.

Mặc dù con tàu được làm bằng kim loại, có trọng lượng riêng lớn hơn nước, nhưng nó có thể nổi vì trọng lượng riêng trung bình của con tàu (tức là trọng lượng của con tàu chia cho thể tích của con tàu) nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước.

Điều này đạt được bằng cách thiết kế con tàu sao cho có phần lớn thể tích của nó ở trên mực nước, chẳng hạn như các khoang trống và boong tàu. Phần không khí này có trọng lượng riêng rất thấp, do đó làm giảm trọng lượng riêng trung bình của toàn bộ con tàu.

Tóm lại, những con tàu lớn và nặng có thể nổi trên nước vì lực đẩy Archimedes cân bằng với lực hút Trái Đất tác dụng lên chúng. Bằng cách chiếm một thể tích nước lớn hơn so với trọng lượng của chúng, các con tàu có thể đạt được trọng lượng riêng trung bình nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước, cho phép chúng lướt nhẹ trên mặt nước.