Miks metallist laevad põhja ei vaju? Füüsika selgitab

Paljud on küsinud, kuidas tohutu rauast laev suudab vee peal püsida. Vastus peitub ühes füüsika tuntuimas seaduses – Archimedese printsiibis. Sama põhimõte kehtib nii kaubalaevadele kui ka allveelaevadele.

Küsimus, kuidas hiiglaslik metallist laev vee peal ujub ilma põhja vajumata, on inimesi köitnud sajandeid. Intuitiivselt tundub, et raske raud peaks vette upuma – ometi sõidavad merel edasi-tagasi sadade tuhandete tonniste kaaluga kaubakolossid.

Archimedese printsiip töös

Vastus peitub Archimedese printsiibis, mille kohaselt veeb vedelik eseme välja jõuga, mis on võrdne selle vedeliku kaaluga, mille ese on välja tõrjunud. Teisisõnu: laev ei upuks seni, kuni ta tõrjub välja vee, mille kaal on suurem kui laeva enda kaal. Seetõttu ei ole materjal – raud, teras või alumiinium – tegelikult peamine tegur, vaid hoopis esemel olev kuju ja maht.

Kuna suur laev on seest õõnes ja mahutab tohutult õhku, on selle keskmine tihedus väiksem kui vee oma. Samas väike tahke rauatükk vajub koheselt põhja, sest sellel puudub piisav maht vee väljatõrjumiseks.

Allveelaevad – samad reeglid, erinev rakendus

Samad füüsikaseadused selgitavad ka allveelaevade tööpõhimõtet. Allveelaeval on ballasttankid, mida täidetakse veega vajumiseks ning puhastatakse suruõhuga pinnale tõusmiseks. Niimoodi saab allveelaev oma keskmist tihedust vee tihedusega võrreldes muuta – suurendada seda vajumiseks ja vähendada tõusmiseks.

Nende põhimõtete rakendamine ei piirdu laevandusega. Sama loogika kehtib õhupallide ja dirigiblite puhul, kus gaas on kergemal kui ümbritsev õhk. Füüsika seadused on universaalsed ning inimkond on neid nutikalt ära kasutanud nii mere peal kui ka taevas.