ಆರ್ಕಿಮಿಡಿಸ್ ನ ತತ್ವದ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಣ

Description

ಒಂದು ಲೋಹದ ತುಂಡನ್ನು ನೀರಿನಲ್ಲಿ(ಅಥವ ಇನ್ನಾವುದೇ ದ್ರವದಲ್ಲಿ) ಮುಳುಗಿಸಿದಾಗ ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈನ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಲೋಹದ ತುಂಡಿನ ಮೇಲೆ ನಾಲ್ಕು ಬಲಗಳು ಪ್ರಯೋಗವಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ಬಲಗಳನ್ನು ಎರಡು ರೀತಿಯಾಗಿ ಗುಂಪು ಮಾಡಬಹುದು.

1. ಕೆಳಮುಖವಾಗಿ ಪ್ರಯೋಗವಾಗುವ ಬಲಗಳು
   • ಲೋಹದ ತುಂಡಿನ ತೂಕ
   • ಲೋಹದ ತುಂಡಿನ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವದ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿ ಉಂಟಾಗುವ ಕೆಳಮುಖ ನೂಕುಬಲ(thrust)
2. ಮೇಲ್ಮುಖವಾಗಿ ಪ್ರಯೋಗವಾಗುವ ಬಲಗಳು
   • ತೋರಿಕೆ ತೂಕವನ್ನು ತೋರುವ ಸ್ಪ್ರಿಂಗ್ ನಲ್ಲಿ ಉಂಟಾದ ಕರ್ಷಣ(ತುಯ್ತ) (tension)
   • ಲೋಹದ ತುಂಡಿನ ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವದ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿ ಉಂಟಾಗುವ ಮೇಲ್ಮುಖ

ನೂಕುಬಲ(thrust). ಈ ಮೇಲ್ಮುಖ ನೂಕುಬಲವನ್ನು ತೇಲಳವು (buoyancy) ಎನ್ನುವರು.

ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕದಲ್ಲಿ ಏನು ಬದಲಾವಣೆಯಾಗುತ್ತದೆ?

ವಸ್ತುವನ್ನು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚು ಮುಳುಗಿಸಿದಂತೆ ಅದರ ತೂಕ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಾ ಹೋಗುತ್ತದೆ. ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕ ಕನಿಷ್ಠವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮುಳುಗಿದಂತೆ ವಸ್ತುವು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವ ತೂಕದ ಪರಿಮಾಣ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಾ ಹೋಗುವುದು.

ಒಂದು ವಸ್ತುವು ನೀರಿನಲ್ಲಿ(ಅಥವ ಇನ್ನಾವುದೇ ದ್ರವದಲ್ಲಿ) ಭಾಗಶಃ ಅಥವ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ,

ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕದಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವ ನಷ್ಟ = ವಸ್ತುವು ಪಲ್ಲಟಗೊಳಿಸುವ ನೀರಿನ(ಅಥವ ಇನ್ನಾವುದೇ ದ್ರವ) ತೂಕ = ನೀರು(ಅಥವ ಇನ್ನಾವುದೇ ದ್ರವ) ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸುವ ಮೇಲ್ಮುಖ ನೂಕುಬಲ

ವಸ್ತುಗಳು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ ತೂಕವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಮೊಟ್ಟಮೊದಲm ಬಾರಿಗೆ ಗಮನಿಸಿದವನು ಆರ್ಕಿಮಿಡಿಸ್. ಅವನ್ನು ತನ್ನ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ನೀಡಿದ ತತ್ವವನ್ನು ಆರ್ಕಿಮಿಡಿಸ್ ನ ತತ್ವ ಎನ್ನುತ್ತೇವೆ.

ಆರ್ಕಿಮಿಡಿಸ್ ನ ತತ್ವ ಹೇಳುವುದೇನು?

“ಯಾವುದೇ ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಒಂದು ದ್ರವದಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ ಅದರ ತೂಕದಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವ ನಷ್ಟವು ವಸ್ತುವು ಪಲ್ಲಟಗೊಳಿಸಿದ ದ್ರವದ ತೂಕಕ್ಕೆ ಸಮವಾಗಿರುತ್ತದೆ” ಎಂದು ಆರ್ಕಿಮಿಡಿಸ್ ತತ್ವವು ತಿಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಆರ್ಕಿಮಿಡಿಸ್ ತತ್ವವು ಇದನ್ನೂ ತಿಳಿಸುತ್ತದೆ: “ಯಾವುದೇ ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಒಂದು ದ್ರವದಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ, ವಸ್ತುವು ಪಲ್ಲಟಗೊಳಿಸಿದ ದ್ರವದ ತೂಕಕ್ಕೆ ಸಮವಾಗಿರುವ ಮೇಲ್ಮುಖ ನೂಕುಬಲವು, ಆ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗವಾಗುತ್ತದೆ.”

ಆದ್ದರಿಂದ ಒಂದು ವಸ್ತುವು ಒಂದು ದ್ರವದಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ, ವಸ್ತುವು, ಅದು ಪಲ್ಲಟಗೊಳಿಸಿದ ದ್ರವದ ತೂಕಕ್ಕೆ ಸಮವಾಗಿರುವಷ್ಟು ತೂಕವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕ – ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿಸಿದಾಗ ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕ = ವಸ್ತುವು ಕಳೆದುಕೊಂಡ ತೂಕ

ವಸ್ತುವು ಕಳೆದುಕೊಂಡ ತೂಕ = ವಸ್ತುವು ಪಲ್ಲಟಗೊಳಿಸಿದ ದ್ರವದ ತೂಕ

ವಸ್ತುವು ಮುಳುಗುವ ದ್ರವದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಹೆಚ್ಚಿದಂತೆಲ್ಲ ವಸ್ತುವು ಮುಳುಗಿದಾಗ ಪಲ್ಲಟವಾಗುವ ನೀರಿನ ತೂಕ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ವಸ್ತುವು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ತೇಲುತ್ತದೆಯೇ?

ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಹಾಕಿದಾಗ ಕೆಲವು ವಸ್ತುಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಕಲ್ಲು, ಸೂಜಿ ಇತ್ಯಾದಿಗಳು, ಮುಳುಗುತ್ತವೆ. ಇನ್ನೂ ಕೆಲವು ವಸ್ತುಗಳು, ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗುವಂತಹ ವಸ್ತುಗಳಷ್ಟೇ ತೂಕವಿದ್ದರೂ, ಅವುಗಳು ನೀರಿನ ಮೇಲೆ ತೇಲುತ್ತವೆ. ಇದನ್ನು ತೇಲುವಿಕೆಯ (flotation) ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ನಿರೂಪಿಸಬಹುದು.

ತೇಲುವಿಕೆಯ ನಿಯಮ ಏನು ಹೇಳುತ್ತದೆ?

ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕವು ಅದು ಪಲ್ಲಟಗೊಳಿಸುವ ದ್ರವದಷ್ಟೇ ತೂಕವಿದ್ದರೆ ಆ ವಸ್ತುವು ಆ ದ್ರವದಲ್ಲಿ ತೇಲುತ್ತದೆ. ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕವು ಅದು ಪಲ್ಲಟಗೊಳಿಸುವ ದ್ರವಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ತೂಕವಿದ್ದರೆ, ಆ ವಸ್ತುವು ಆ ದ್ರವದಲ್ಲಿ ಮುಳುಗುತ್ತದೆ.

ಕಲಿವಿನ ಫಲಗಳು

ಪ್ರಯೋಗದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಆರ್ಕಿಮಿಡಿಸ್ ನ ತತ್ವವನ್ನು ಖಾತ್ರಿಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ಅವು ಈ ಕೆಳಗಿನವುಗಳನ್ನು ನಿರೂಪಿಸುತ್ತದೆ:

1. ಒಂದು ವಸ್ತುವು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಭಾಗಶಃ ಅಥವ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ ಅದರ ತೂಕವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
2. ಒಂದು ವಸ್ತುವು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ ಅದು ತನ್ನ ಗರಿಷ್ಠ ತೂಕವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
3. ಒಂದು ವಸ್ತುವು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಭಾಗಶಃ ಅಥವ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ:

• ವಸ್ತುವಿನ ತೂಕದಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವ ನಷ್ಟ = ವಸ್ತುವು ಪಲ್ಲಟಗೊಳಿಸುವ ನೀರಿನ ತೂಕ = ನೀರು ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಯೋಗಿಸುವ ಮೇಲ್ಮುಖ ನೂಕುಬಲ
• ಪಲ್ಲಟವಾದ ನೀರಿನ ಗಾತ್ರ = ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿದ ವಸ್ತುವಿನ ಗಾತ್ರ