वस्तुए द्रव मे क्यों तैरती है
- बर्फ पानी में क्यों तैरती है ? आपने देखा होगा कि बर्फ का टुकड़ा जब पानी में डाला जाता है , तब वह डूबता नहीं , बल्कि तैरता रहता है । बर्फ का टुकड़ा यूँ तो देखने में ठोस और भारी लगता है , फिर यह पानी में डूबता क्यों नहीं ? यहां तक कि बर्फ के बड़े - बड़े पहाड़ भी समुद्र में तैरते रहते हैं । क्या आप जानते हो कि बर्फ पानी में क्यों तैरती है ?
- वस्तुओं के पानी में तैरने का सिद्धांत सबसे पहले ग्रीक के वैज्ञानिक आर्किमिडीज़ ने दिया था । इस सिद्धांत के का अनुसार जब किसी वस्तु को पानी में डाला जाता है , तब इस वस्तु पर दो बल कार्य करते हैं । पहला वस्तु के भार का बल , जो नीचे की ओर दबाव डालता है । इसी बल के कारण वस्तु पानी में डूबती है | दूसरा बल है पानी द्वारा वस्तु को ऊपर की ओर उछालने के लिए लगाया गया बल | जब वस्तु के भार का बल पानी द्वारा उसे उछालने के लिए लगाए गए बल के बराबर या कम होता है , तब पानी उस वस्तु को ऊपर की ओर उछाले रखता है और वह डूब नहीं सकती । इसलिए वह पानी में तैरती रहती है | किन्तु यदि उसके भार का बल अधिक हो और पानी द्वारा उछालने के लिए लगाए जाने वाला बल कम हो , तब वह वस्तु पानी में डूब जाएगी ।
- इस बल को मापने के लिए आर्किमिडीज ने सिद्धांत दिया कि वस्तु जब किसी द्रव्य में डुबोई जाती है , तब वह अपने आयतन के बराबर द्रव्य हटाती है । अर्थात जब उस वस्तु का भार उसके द्वारा हटाए गए द्रव्य के भार के बराबर या कम होता है , तब वस्तु द्रव्य मे तैरती है | यदि वस्तु का भार उसके द्वारा हटाए गए पानी के भार से अधिक होता है , तब वह पानी में डूब जाती है ।
- लकड़ी का टुकड़ा पानी में इसलिए तैरता है , क्योंकि उसका भार , उसके द्वारा हटाए गए पानी के भार से आधा होता है । अत : लकड़ी का आधा भाग ही पानी में डूब पाता है । और आधा पानी के ऊपर रहता हैं । इसी प्रकार कार्क का भार उसके द्वारा हटाए गए पानी के भार का पांचवां हिस्सा होता है , इसलिए कार्क का पांचवां भाग ही पानी में डूब पाता है और शेष भाग पानी के ऊपर रहता है । इसी सिद्धांत के आधार पर बर्फ का तैरना भी समझा जा सकता है ।
- आमतौर पर पदार्थ जब द्रव अवस्था से ठोस अवस्था में बदलते हैं , तब उनके अणु सघन होकर पास आ जाते हैं , जिसके कारण उनका आयतन कम होता जाता है और घनत्व बढ़ता जाता है । इसलिए वे ठोस अवस्था में द्रव अवस्था की अपेक्षा भारी हो जाते हैं , लेकिन पानी एक ऐसा विचित्र द्रव है कि जब यह बर्फ में बदलता है , तब सिकुड़ने की बजाय फैलता है । बर्फ का आयतन पानी के आयतन का लगभग नौ हिस्सा अधिक हो जाता है । अर्थात यदि 9 लीटर पानी की बर्फ जमाई जाए , तब बर्फ का आयतन लगभग 10 लीटर हो जाएगा । अर्थात बर्फ पानी से 1 / 10 भाग हल्की हो जाती है । इसलिए यदि बर्फ का टुकड़ा पानी में डाला जाय , तब इसका 9 / 10 भाग तो पानी में डूब जाएगा , लेकिन 1 / 10 भाग पानी से ऊपर रहेगा । यही कारण है कि बड़े - बड़े हिमखंडों का बड़ा भाग पानी में डूबा रहता है और सिर्फ दसवां हिस्सा ही पानी के ऊपर तैरता दिखाई देता है ।
- बर्फ का आयतन पानी से अधिक होने के कारण ही ठंडे स्थानों में पानी के पाइप फट जाते हैं | जैसे ही पानी जमता है , उसका आयतन बढ़ जाता है और इससे इतना बल पैदा होता है कि पाइप फट जाता है । फिनलैंड में तो पानी के इस गुण को चट्टान तोड़ने के प्रयोग में भी लाया जाता है । वहां जब चट्टानें तोड़नी होती हैं , तब उनके बीच की खाली जगह में पानी भर दिया जाता है । जब वह पानी बर्फ बनकर फैलता है , तब उसके दबाव से चट्टानों में दरारें पड़ जाती हैं ।
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