بخش کودک و نوجوان وب سایت موعود امم

حتماً متوجه شده‌اید که یخ همیشه روی آب شناور است. توده یخ هر چقدر هم که بزرگ باشد، باز هم در آب غرق نمی‌شود. حتی کوه‌های بزرگ یخ نیز روی آب دریاها و اقیانوس‌ها شناور می‌مانند. آیا می‌دانید چرا یخ در آب غرق نمی‌شود؟

«قانون اجسام شناور» توسط «ارشمیدس» دانشمند یونانی، کشف شد. طبق این قانون، وقتی جسمی داخل آب قرارمی‌گیرد دو نیرو بر آن اثر می‌کند. این دو نیرو عبارت‌اند از وزن  جسم که جهتی رو به پایین دارد و نیرویی که از طرف آب و رو به بالا اعمال می‌شود. اگر وزن جسم برابر یا کمتر از نیرویی باشد که از سوی آب به طرف بالا وارد می‌شود، جسم بر روی آب شناور می‌ماند. به عبارت دیگر اگر وزن جسم برابر یا کمتر از وزن آب هم حجمش باشد، جسم بر روی آب شناور می‌شود. یک تکه چوب، بر روی آب شناور می‌‌ماند؛ چرا که وزن آن تقریبا نصف وزن آب هم حجمش ست. بنابراین نیمی از چوب زیر آب و نیم دیگرش بر روی آب قرار می‌گیرد. چوب‌پنبه نیز وضعی مشابه دارد. وزن چوب‌پنبه نزدیک به یک پنجم وزن آبی است که جایش را می‌گیرد؛ بنابراین حدود یک پنجم چوب‌پنبه به زیر آب می‌رود و بقیه آن بر روی آن شناور می‌ماند. به این ترتیب علت شناور شدن یخ روی آب را نیز می‌توان با استفاده از این قانون توضیح داد.

به‌طور کلی وقتی مایعی به شکل جامد در می‌آید، منقبض می‌شود و مولکول‌هایش به هم نزدیک‌تر می‌شوند. به همین دلیل حجم ماده، کم می‌شود و چگالی آن افزایش می‌یابد. بنابراین مواد در حالت جامد سنگین‌تر از زمانی‌اند که به شکل مایع در آمده‌اند.

ولی آب مایعی است که خاصیتی غیرعادی دارد. آب پس از انجماد به جای منقبض شدن، منبسط می‌شود؛ در نتیجه حجمش افزایش می‌یابد. تراکم یخ، نه دهم آب است؛ به عبارت دیگر از نه لیتر آب ده لیتر یخ به دست می‌آید. به همین جهت وزن یخ، کمتر از آب هم حجمش است. به این ترتیب وقتی یخ درون آب قرار می‌گیرد، تنها نه دهم آن در آب فرو می‌رود و یک دهم دیگرش بر روی آن شناور می‌ماند.

در مناطق سردسیر، انجماد آب درون لوله‌ها موجب ترک خوردن آنها می‌شود. حجم آب به محض یخ زدن، افزایش می‌یابد. این افزایش حجم، نیروی زیادی بر جداره لوله‌ وارد می‌کند و باعث ترک خوردن آن می‌شود. در کشور فنلاند از این خاصیت برای شکستن صخره‌ها استفاده می‌شود. بدین منظور، آب را وارد منافذ خالی بین صخره‌ها می‌کنند. آب پس از یخ زدن منبسط می‌شود و فشار حاصل از انبساط آن، صخره‌ها را می‌شکند.

برگرفته از کتاب: چرا، چطور، چگونه؟