On monia asioita, joita pidämme itsestäänselvyytenä, mutta emme osaa selittää niitä. Kun pienet lapset kysyvät tyypillisiä kysymyksiä maailmasta, he voivat paljastaa meidät. Voisitko selittää heille, miksi lentokoneet lentävät? Tai miksi taivas näyttää siniseltä? Voitko kertoa heille, miksi veneet kelluvat?
Tässä viestissä aiomme vastata viimeiseen: Miksi veneet kelluvat? Tätä varten meidän on puhuttava matemaatikko Archimedes Syrakusasta, yksi historian tunnetuimmista. Lisäksi puhumme hieman laivojen historiasta. Joten jos olet kiinnostunut aiheesta, suosittelen jatkamaan lukemista.
Syrakusan Archimedesen legenda
Nykyään on kuljetusaluksia ja valtameren risteilyjä, jotka pystyvät ottamaan kyytiin enemmän ihmisiä kuin joissain pienissä kaupungeissa asuvat. Miksi laivat kelluvat jopa niin suurella painolla? Miksi ne eivät uppoa, vaikka ne kuljettavat tonnia tavaroita ja raaka-aineita? Vastaus näihin kysymyksiin löydettiin tuhansia vuosia sitten Archimedesin periaatteen ansiosta.
Tämä maailmankuulu matemaatikko eli XNUMX. vuosisadalla eKr. C. Tuohon aikaan Syrakusan kuningas oli Hiero II. Hän käski tehdä hänelle kruunun muutamalla kultapalalla. Hovin käsityöläinen teki sen ja antoi sen kuninkaalle. Hiero II kuitenkin epäili, että tuo käsityöläinen ei ollut käyttänyt kaikkia kultakappaleita tuon upean kruunun valmistamiseen. Tästä syystä hän meni Archimedekseen, jotta hän todistaisi epäilynsä.
Legendan mukaan matemaatikko jäi jumiin ratkaiseessaan tätä ongelmaa. Mutta eräänä päivänä kylvyssä hän tajusi jotain hyvin uteliasta ja ilmeistä samaan aikaan: kun hän joutui veteen, sen taso nousi kylpyammeessa. Se oli havainto, jota hän pohti jonkin aikaa, kunnes hän tuli siihen tulokseen veden siirtymä oli yhtä suuri kuin vedenalaisen kappaleen tai esineen tilavuus. Tämä löytö auttoi häntä ratkaisemaan tehtävän, jonka kuningas oli uskonut hänelle. Tietäen käsityöläiselle toimitetun kullan massan ja syrjäytyneen veden määrän, matemaatikko pystyi laskemaan kruunun tiheyden.
Miksi laivat kelluvat Archimedesin mukaan?
Tämä tarina on erittäin mielenkiintoinen, kyllä, mutta se ei selitä, miksi laivat kelluvat. Kuten voit varmasti kuvitella, Arkhimedes jatkoi asian pohdiskelua, kunnes löysi uuden tiedon, joka oli melkoinen vallankumous: Kaikki veteen upotetut alkuaineet kävivät samanaikaisesti läpi ylöspäin suuntautuvan työnnön. Tämä pystysuuntainen työntövoima vastaa syrjäytettävän nesteen painoa. Tämä löytö tunnetaan Archimedes-periaatteena. Lisäksi se on syy siihen, miksi veneet pystyvät kellumaan veden päällä.
Selitetään se toisella tavalla: Kaikkien alkuaineiden, jotka ovat vettä tiheämpiä, pitäisi upota. Esimerkiksi öljy jää kellumaan pinnalla, koska se on vähemmän tiheää. Mutta materiaalit, joista laivat on valmistettu, ovat tiheämpiä kuin vesi. Joten miksi veneet kelluvat? Vaikka materiaalit ovat tiheämpiä, aluksen kokonaistiheys on pienempi kuin veden. Sen laskemiseksi meidän on jaettava aluksen kokonaismassa sen tilavuudella. Tämän seurauksena veneen ylöspäin työntämisen tilavuus on suurempi kuin paino, joka työntää sitä alas, jolloin se kelluu veden pinnalla.
laivojen historiaa
Nyt kun tiedämme, miksi veneet kelluvat, katsotaanpa hieman näiden merikuljetusvälineiden alkuperää. Ne ovat olleet olemassa muinaisista ajoista lähtien. Ensimmäiset venetyypit valmistettiin puiden rungoista ja olivat käytössä jo 10.000 XNUMX vuotta sitten. Ne olivat samanlaisia kuin kanootit tai lautat, ja niiden kanssa liikkumiseen käytettiin hyvin pitkiä sauvoja, jotka koskettivat maata veden pohjassa. Tämän keksinnön ansiosta niitä käyttäneet ihmiset pystyivät ylittämään matalia järviä ja jokia. Nämä tukit olivat laivojen edelläkävijöitä.
Luultavasti muinaiset sivilisaatiot, jotka olivat lähellä rannikkoa, keksivät ensimmäiset alukset sellaisenaan. Näistä kulttuureista tuli istuvia hyödyntääkseen merestä saamiaan luonnonvaroja, kuten ruokaa. He olivat luultavasti ensimmäisiä, jotka veisivät puuveneitä. Liikkuessaan se piti tehdä airojen avulla. Nämä olivat useiden vuosisatojen ajan tärkein propulsiomekanismi. Siksi niitä käyttävien ihmisten oli oltava erittäin vahvoja. Monissa sivilisaatioissa tämä tehtävä oli suoritettava orjat.
Merenkulun tasolla tuulen sisällyttäminen propulsiomenetelmäksi oli suuri edistysaskel. Kehitettiin suuria kankaita, jotka kiinnitettiin mastoon, joka tunnetaan nimellä purjeet. Niiden ansiosta purjehtijat pystyivät hyödyntämään tuulen impulssia hyvin yksinkertaisella tavalla, mutta ilmeisesti se ei ollut jotain jatkuvaa. Kun kompassi keksittiin, maailmamme suurilla merillä ja valtamerillä navigoinnissa ei enää ollut tällaista ongelmaa. Tuolloin erilainen venetyypit suuria, joita käytettiin kaupallisiin tarkoituksiin, kuten galleoneihin, tai sotilaallisiin tarkoituksiin, kuten fregatteihin. XIX vuosisadalla, Höyrylaivat ovat jo tulleet peliin.
Kun se keksittiin polttomoottori Teollisen vallankumouksen aikana veneilymaisema muuttui radikaalisti. Yhtäkkiä ne olivat paljon nopeampia ja myös mukavampia, mikä synnytti tärkeän valikoiman veneitä. Alustyyppejä on monia erilaisia sekä tavaran merikuljetuksiin että matkailutarkoituksiin, kuten risteilyihin, ja sotatarkoituksiin. Jälkimmäiset ovat kehittäneet uusia teknologioita voidakseen valmistaa esimerkiksi sukellusveneitä ja ydinvoimakapasiteetilla varustettuja aluksia.
Toivon, että sinulle on selvää, miksi laivat kelluvat ja miten ne ovat kehittyneet historian aikana.