बर्फ पाण्यावर का तरंगतो ?

``बाल-मित्रांनो, वरील प्रश्नाचे उत्तर तुम्ही देऊ शकाल का?''... काय म्हणता?,
``नीटसे सांगता येत नाही, पण ह्याला `आर्किमीडीजच्या नियमाचा ` शास्त्रीय आधार आहे?''
अगदी बरोबर सांगितलत !
ह्या प्रश्नाचे उत्तर तुम्हाला नीट देता यावे, म्हणून हा `आर्किमीडीजचा नियम' काय आहे ते आधी बघू या .....
`आर्किमीडीजचा नियम' असे म्हणतो, की तरंगणारा पदार्थ स्वत:च्या वजनाएवढा द्रव विस्थापित करतो. म्हणजे समजा, जर एखादी लाकडाची फळी पाण्यावर तरंगते आहे, तर तिने विस्थापित केलेल्या पाण्याचे वजन हे फळीच्या वजनाएवढे असते. तुम्ही प्रत्यक्ष करून पाहु शकता. एक लाकडाची फळी हळुच पाण्यात सोडा. तुमच्या असे लक्षात येईल की फळी एकदम तरंगायला लागत नाही, जशी जशी ती पाण्यात बुडु लागते, तसेतसे तिच्यामुळे काही द्रव म्हणजे पाणी विस्थापित होऊ लागते. ज्या क्षणाला तिने विस्थापित केलेल्या पाण्याचे वजन हे फळीच्या वजनाएवढे होते त्याच क्षणाला ती तरंगायला सुरवात होते.
आता समजा, हीच फळी जर लोखंडाची असेल तर ती तरंगेल का? तुम्ही म्हणाल, ``अर्थातच नाही''. पण ह्याचे कारण काय? ह्याचे कारण असे की, लोखंडाची फळी पूर्ण जरी पाण्यात बुडविली तरी सुध्दा तिने विस्थापित केलेल्या पाण्याचे वजन फळीच्या वजनाएवढे होणार नाही. ह्याचे कारण लोखंडाची घनता ही लाकडाच्या घनतेपेणा बरीच जास्त आहे आणि म्हणून तेवढ्याच आकारमानाच्या लोखंडाच्या फळीचे वजन लाकडाच्या फळीच्या वजनापेक्षा कितीतरी जास्त आहे. त्यामुळे ती तरंगण्यासाठी पुरेसे पाणी विस्थापित करू शकत नाही आणि पर्यायाने बुडते.
बर्फ पाण्यावर तरंगतो तो ह्याच कारणामुळे ! पाण्याचा बर्फ होताना त्याचे आकारमान वाढून, त्याची घनता कमी होते. त्यामुळे पाण्याच्या पृष्ठभागावर बर्फ ठेवला तर बर्फाचा तुकडा, पूर्णपणे बुडायच्या आधी स्वत:च्या वजनाएवढे पाणी विस्थापित करतो. म्हणून तो बुडत नाही.
अजून एक गंमत बघा ! एक भले मोठे जहाज पाण्यावर तरंगते परंतु, ब्लेड जर पाण्यावर ठेवले तर ते बुडते. ह्याचे कारण म्हणजे जहाजाच्या विशिष्ठ आकारामुळे त्याच्या वजनाएवढे पाणी ते विस्थापित करू शकते व पाण्यावर तरंगते, पण ब्लेडच्या बाबतीत मात्र असे होत नाही. ब्लेडच्या सपाट आकारामुळे आणि ते लोखंडाचे असुन त्याची घनता जास्त असल्याकारणाने, स्वत:च्या वजनाएवढे पाणी ते विस्थापित करू शकत नाही. म्हणून ते पाण्यात बुडते.
तरंगण्यात व बुडण्यात आकारमानालाही महत्त्व आहे ह्याचे आणखी एक बोलके उदाहरण बघा. एखादी वाटी जर पाण्यावर ठेवली तर ती पाण्यावर तरंगते, परंतु अगदी तेवढ्याच वजनाची व त्याच धातूची, म्हणजे स्टीलची एखादी सपाट प्लेट जर पाण्यावर ठेवली तर ती बुडेल. कारण वाटी तिच्या विशिष्ठ आकारामुळे, तिच्या वजनाएवढे पाणी विस्थापित करते, पण प्लेट मात्र सपाट असल्यामुळे आणि लोखंडाची असुन जड असल्यामुळे, स्वत:च्या वजनाएवढे पाणी विस्थापित करू शकत नाही. म्हणून ती पाण्यात बुडते.
बालमित्रांनो, आता तुम्हाला एक कोडे घालतो हं ! वर सांगितल्याप्रमाणे स्टीलची वाटी पाण्याऐवजी जर रॉकेलच्या पृष्ठभागावर ठेवली, तर काय होईल ? ह्याचे उत्तर मला वाटते तुम्हाला थोडासा विचार केला तर अगदी नक्कीच देता येईल !
काय म्हणता,..... प्रत्यक्ष करून पहायचे आहे. अगदी जरूर करा आणि तुमचे निरीक्षण मला कळवा.
तर असा आहे आर्किमीडीजचा सिध्दांत; काहींना तारणारा, तर काहींना बुडविणारा !

वरील चित्रात एकच जहाज निरनिराळया प्रकारच्या पाण्यात कमी-जास्त बुडलेले दाखविले आहे; जसे समुद्राचे पाणी, थंड पाणी, शीतोष्ण पाणी. कुठल्या पाण्यात जहाज जास्त आणि कमी बुडेल ते तुम्ही शास्त्रीय कारण देऊन सांगु शकाल काय ?