Πολλά φαινόμενα μοιάζουν αυτονόητα. Απλώς ξέρουμε ότι συμβαίνουν, τα γνωρίζουμε από μικροί, σχεδόν δε μας κάνουν εντύπωση. Αυτό ισχύει με φαινόμενα όπως αυτά που συμβαίνουν στην κοινωνία(ύπαρξη κοινωνικών τάξεων), στην οικονομία (νόμος προσφοράς - ζήτησης) ή στον πρωταθλητισμό (συνήθως το πρωτάθλημα το παίρνει η καλύτερη ομάδα, συνήθως...). Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και με τα φυσικά φαινόμενα, που είναι και το κυρίως αντικείμενο του παρόντος ιστολογίου.
Θα είχε, όμως, ενδιαφέρον αν αντί να προσπερνάγαμε αυτά τα οποία γνωρίζουμε ότι απλώς συμβαίνουν, να προσπαθούσαμε να τα κατανοήσουμε και αναλόγως, γιατί όχι, να προσπαθήσουμε και να τα αλλάξουμε. Το σίγουρο είναι, βέβαια, ότι μπορούμε να κατανοήσουμε τα φυσικά φαινόμενα, δεν μπορούμε όμως να τα παρακάμψουμε, ούτε να τα αλλάξουμε κι αυτή είναι μια ουσιώδης διαφορά μεταξύ φαινομένων που εξηγούνται από νόμους της Φύσης και φαινόμενων που εξηγούνται από νόμους των ανθρώπων. Η επίμονη προσπάθεια, όμως, για κατανόηση των φυσικών φαινομένων είναι ο λόγος που ο Αϊνστάιν, όταν ρωτήθηκε, είπε ότι δεν είχε κανένα ιδιαίτερο ταλέντο, ήταν απλώς παθιασμένα περίεργος...
Ας δούμε, λοιπόν, κάτι που κάνει εντύπωση και η εξήγησή του μπορεί να προκαλεί αμηχανία ακόμα και σε μεγαλύτερους σε ηλικία. Πρώτα, όμως, ας παρακολουθήσουμε το βίντεο:
Στην πρωτεύουσα της Ηπείρου η φυσική (ομορφιά) βρίσκεται παντού!
Η απάντηση στη δεύτερη ερώτηση είναι η εξής: Αν θεωρήσουμε ένα σώμα ολόκληρο βυθισμένο στο νερό, τότε θα δέχεται δύο δυνάμεις, το βάρος του από τη Γη και την άνωση από το νερό. Το βάρος θα τραβάει το σώμα προς τον πυθμένα, ενώ η άνωση προς την επιφάνεια. Το βάρος w είναι ίσο με το γινόμενο m g όπου m η μάζα του σώματος και g η επιτάχυνση της βαρύτητας. Αυτό που πραγματικά επηρεάζει δεν είναι ακριβώς η μάζα αλλά η πυκνότητα του σώματος. Η πυκνότητα φανερώνει τη μάζα του σώματος ανά μονάδα όγκου ( συμβολίζεται V), οπότε η μάζα του σώματος θα ισούται με το γινόμενο της πυκνότητάς του επί τον όγκο του. Ας δούμε τα παραπάνω υπό τη μορφή εξισώσεων:
w =m g ( σχέση 1) και m= ρ V ( σχέση 2)
Συνδυάζοντας τις δύο σχέσεις προκύπτει ότι w =ρ V g ( σχέση 3)
Τι γίνεται, όμως, με την άνωση; Η άνωση Α ισούται με το γινόμενο ρ' g V όπου ρ' η πυκνότητα του νερού και V ο όγκος του σώματος που είναι βυθισμένο στο νερό( εδώ θεωρήσαμε ότι ολόκληρο το σώμα είναι βυθισμένο).Άρα προκύπτει η εξίσωση :
Α= ρ' g V (σχέση 4)
Παρατηρούμε τη σχέση 3 και τη σχέση 4. Διακρίνουμε τρεις περιπτώσεις:
Α) Το βάρος είναι μεγαλύτερο από την άνωση, δηλαδή w>A και άρα ρ> ρ'. Σ'αυτήν την περίπτωση το σώμα βυθίζεται διότι όπως βλέπουμε έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από αυτήν του νερού.
Β) Το βάρος είναι ίσο με την άνωση, δηλαδή w=A και άρα ρ=ρ'. Σ'αυτήν την περίπτωση το σώμα διατηρείται σε σταθερό βάθος, άρα ούτε βυθίζεται, ούτε αναδύεται κι αυτό συμβάινει διότι η πυκνότητά του ισούται με την πυκνότητα του νερού.
Γ) Η άνωση είναι μεγαλύτερη από το βάρος του σώματος, δηλαδή Α> w άρα ρ'>ρ. Σ'αυτήν την περίπτωση ένα μέρος του σώματος αναδύεται, κάτι που συμβαίνει όταν η πυκνότητα του νερού είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα του σώματος.
Αν μειώσουμε τον όγκο του σώματος που είναι βυθισμένο στο νερό, τότε θα μειωθεί και η άνωση και σε κάποια θέση θα γίνει ίση με τη δύναμη του βάρους του σώματος. Αυτή ακριβώς είναι η συνθήκη πλεύσης. Άρα, για να μπορούμε να κρίνουμε αν ένα σώμα μπορεί ή όχι να επιπλέει στο νερό, αρκεί να γνωρίζουμε την πυκνότητά του και να τη συγκρίνουμε με αυτή του νερού. Το σώμα θα επιπλέει εφόσον έχει μικρότερη πυκνότητα από την πυκνότητα του νερού. Γι' αυτό και δεν μπορούμε να ανακατέψουμε νερό με λάδι. Το λάδι έχει μικρότερη πυκνότητα από το νερό και άρα επιπλέει σ 'αυτό.
Ο σίδηρος έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από το νερό, το ίδιο και η πέτρα. Γι' αυτό και όταν ρίξουμε μια μικρή συμπαγή πέτρα στο νερό αυτή βουλιάζει αμέσως. Αν όμως, σε μια πέτρα ή σε μια σιδερένια σφαίρα αυξήσουμε τον όγκο διατηρώντας σταθερή τη μάζα της, τότε μειώνουμε την πυκνότητά της με αποτέλεσμα να μπορεί να επιπλεύσει. Αυτό ακριβώς γίνεται στα πλοία. Το εσωτερικό τους περιέχει αέρα με αποτέλεσμα η πυκνότητά τους να είναι μικρότερη από αυτή του νερού.
Είναι εντυπωσιακό ότι η επίπλευση και η ασφαλής πλεύση είχαν γίνει κατανοητές από αρχαιοτάτων χρόνων. Οι γνώσεις φυσικής και μηχανικής που διέθεταν, βοήθησαν τους Αθηναίους να κατασκευάσουν τα "ξύλινα τείχη", πράγμα που συνέβαλε στη νικηφόρο έκβαση της Ναυμαχίας της Σαλαμίνας. Αν θέλουμε, λοιπόν, και σήμερα να κερδίσουμε τις "μάχες", μήπως να επιμείνουμε περισσότερο στις Φ.Ε;
- Κύριε κύκνε, εσείς γνωρίζετε πώς επιπλέετε;
-Όχι. Γνωρίζω όμως πως επιπλέω κι αυτό μου αρκεί :)
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου