Tại sao kim nhỏ nhẹ lại chìm mà tàu to nặng lại nổi?

Vì sao chiếc kim nhỏ nhẹ chìm còn con tàu khổng lồ lại nổi?

Khi một vật chìm hay nổi phụ thuộc vào một yếu tố then chốt được gọi là trọng lượng riêng. Trọng lượng riêng là tỷ trọng của một chất, được tính bằng lực hấp dẫn tác động lên một đơn vị thể tích của chất đó.

Tại sao kim lại chìm?

Một chiếc kim nhỏ có trọng lượng riêng rất lớn, cụ thể là thép, nặng hơn đáng kể so với thể tích nước mà nó chiếm giữ. Do đó, trọng lượng riêng của chiếc kim vượt quá trọng lượng riêng của nước, khiến nó chìm xuống.

Tại sao tàu lại nổi?

Ngược lại với chiếc kim, một con tàu khổng lồ nổi trên mặt nước vì nó được thiết kế với một thể tích trống rất lớn. Thể tích trống này được tạo ra bởi các khoang trống có không khí bên trong tàu.

Sự hiện diện của thể tích trống làm giảm đáng kể trọng lượng riêng trung bình của cả con tàu. Khi xếp thể tích nước bị đẩy ra bởi con tàu trên thể tích của cả con tàu, trọng lượng riêng trung bình này trở nên nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước.

Kết quả là, lực đẩy hướng lên do nước tác dụng lên con tàu lớn hơn lực hấp dẫn hướng xuống tác dụng lên con tàu. Sự khác biệt về lực này tạo ra lực đẩy khiến con tàu nổi trên mặt nước.

Sự khác biệt về trọng lượng riêng này cũng lý giải tại sao các vật có hình dạng khác nhau lại có khả năng nổi trên nước. Ví dụ, một chiếc thuyền có dạng hình hộp có thể có thể tích trống lớn hơn một chiếc thuyền có dạng hình chữ V, do đó có khả năng nổi tốt hơn.

Ngoài ra, các yếu tố khác như sức căng bề mặt và hình dạng của vật thể cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng chìm hay nổi. Tuy nhiên, trọng lượng riêng vẫn là yếu tố chính quyết định liệu một vật có chìm hay nổi.