1जल विस्थापन का रहस्य
क्या आपने कभी ध्यान दिया है कि जब आप बाथटब में कूदते हैं तो पानी का स्तर कैसे ऊपर उठता है? इसे विस्थापन (displacement) कहते हैं! जब कोई नाव समुद्र में बैठती है, तो उसका भारी पेंदा (hull) अपने लिए जगह बनाने के लिए पानी को रास्ते से हटाता है। विज्ञान हमें बताता है कि पानी को अपनी जगह बदलना पसंद नहीं है, इसलिए वह एक ऊपरी बल के साथ वापस धकेलता है। यदि कोई नाव अपने वज़न के बराबर पानी विस्थापित कर सकती है, तो वह सतह पर टिकी रहेगी। यही कारण है कि 200,000 टन से अधिक वज़न वाला एक विशाल क्रूज जहाज भी डूबे बिना लहरों पर सरक सकता है!
2आर्किमिडीज और सुनहरा ताज
उत्प्लावन बल (buoyancy) की खोज 2,000 साल से भी पहले प्राचीन यूनानी वैज्ञानिक आर्किमिडीज के समय में हुई थी। कहानी है कि उन्होंने नहाते समय यह "तैरने का जादू" खोज निकाला था! उन्होंने महसूस किया कि ऊपरी धक्का, जिसे हम अब उत्प्लावक बल कहते हैं, उस तरल पदार्थ के वज़न के बिल्कुल बराबर होता है जिसे वस्तु हटाती है। आज के इंजीनियर भारी स्टील से बने जहाजों को डिज़ाइन करने के लिए इस गणित का उपयोग करते हैं। नाव के निचले हिस्से—पतवार (hull)—को बहुत चौड़ा और गहरा बनाकर, वे सुनिश्चित करते हैं कि जहाज इतना पानी हटाए जिससे भारी धातु को हवा में रखने के लिए आवश्यक विशाल ऊपरी धक्का उत्पन्न हो सके।
3वज़न से ज़्यादा आकार महत्वपूर्ण क्यों है
आपको लग सकता है कि भारी चीज़ें हमेशा डूब जाती हैं, लेकिन रहस्य वास्तव में घनत्व (density) और हवा के बारे में है। स्टील का एक ठोस टुकड़ा पत्थर की तरह डूब जाएगा क्योंकि यह बहुत सघन और छोटा होता है, इसलिए यह ज़्यादा पानी विस्थापित नहीं करता है। हालाँकि, यदि आप उसी स्टील को एक बड़े, खोखले कटोरे के आकार में पीटते हैं, तो वह एक नाव बन जाता है! क्योंकि नाव खोखली होती है, इसलिए वह ज़्यादातर हल्की हवा से भरी होती है। इससे पूरे जहाज का "औसत घनत्व" अपने आस-पास के पानी की तुलना में बहुत कम हो जाता है। क्योंकि यह इतनी अधिक जगह घेरता है, यह एक विशाल उत्प्लावक बल बनाता है जो खिलौना नावों से लेकर विशाल टैंकरों तक हर चीज़ को तैरता रहता है।
