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क्या आपने कभी सोचा है कि इतना भारी-भरकम जहाज, जो हजारों टन वजन का होता है, पानी पर कैसे तैरता है? जबकि छोटा सा पत्थर भी डूब गया। इसका जवाब है आर्किमिडीज का पुराना लेकिन कमाल का सिद्धांत पानी खुद जहाज को ऊपर रखता है क्योंकि जहाज बहुत सारा पानी हटा देता है। जहाज़ का ढाँचा बड़ा और खोखला होता है, जिसके भीतर सारी हवा और ख़ाली जगह रहती है, जिससे उसका औसत घनत्व वाला पानी कम हो जाता है। आइए समझें कि ये साइंस कैसे काम करती है, और क्यों बड़े-बड़े जहाज आसानी से समन्दर पर तैरते हैं…
आपने कभी सोचा होगा कि इतना भारी लोहे का जहाज, जो हजारों टन वजन का होता है, पानी पर तैरता कैसे रहता है? पत्थर तो पानी में डूब जाता है, लेकिन नाव नहीं! इसका राज़ बहुत पुराना है- लगभग 2200 वर्ष पहले ग्रीक वैज्ञानिक आर्किमिडीज़ ने खोजा था। इसे आर्किमिडीज का सिद्धांत या उत्प्लावन बल (उत्प्लावन) कहा जाता है। आखिर ये क्या होते हैं और कैसे काम करते हैं?
मन लिया कि आप एक बाल्टी में पानी भरते हो। अब इसमें कुछ चीजें शामिल हो, जैसे एक खिलौना या कोई छोटा डिब्बा। जैसे ही वो चीज़ पानी में मिलती है, वो पानी थोड़ा-सा धक्का देता है। मतलब, पानी को इधर-उधर हटा दिया जाता है। तीसरा पानी हट्टा है (यानी तीन पानी वो चीज अपनी जगह से बाहर निकाल दिया गया है), तीसरा पानी का वजन होता है। अब ये मजेदार बात है: वो निकाला हुआ पानी का वजन उस चीज को नीचे की बजाय ऊपर की तरफ धक्का देता है. यानी पानी कहता है, ‘अरे, तूने मुझे इतना हटा दिया है, तो मैं बाकी यूनिट को ही वजन से ऊपर उठा लूंगा।’इसी तरह ऊपर की तरफ लगने वाले काम को हम उत्प्लावन बल कहते हैं। यह बल ठीक-ठीक असमान के बराबर होता है, जिससे पानी का वजन कम हो जाता है।
आर्किमिडीज के सिद्धांत के बहुत आसान शब्द हैं। जब कोई चीज पानी में (या किसी भी तरल पदार्थ में) थोड़ी या पूरी तरह से डूबती है, तो पानी उस चीज को ऊपर की तरफ धकेलने के बजाय नीचे की तरफ धकेल देता है। ये ऊपर वाला झटका ठीक सामान पानी के बराबर होता है, जैसे ही पानी वाली चीज अपनी जगह से बाहर निकली।
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अब इसे जहाज पर आसानी से से समझें: जहाज बहुत बड़ा होता है और अंदर से खोखला (खाली) होता है। उसके अंदर साडी जगह खाली रहती है – हवा भरी होती है, कमरे होते हैं, अवशेष होते हैं, लेकिन ज्यादातर जगह खाली ही रहती है। जब जहाज़ में पानी उतरता है, तो वो बहुत सारा पानी निकाल लेता है (क्योंकि वो बहुत बड़ा है)। मोटा पानी हटता है, छोटे पानी का वजन जहाज को ऊपर की तरफ से जोर से उछालता है।
एक आसान उदाहरण: अगर एक छोटे लोहे का गोला डालो, तो वो बहुत कम पानी निकालता है। उसका अपना वजन ज्यादा होता है, तो पानी का ऊपर वाला धक्का कम है-गोला डूब जाता है। लेकिन वो लोहा अगर बड़ा जहाज छोड़ देता है, तो वो बहुत सारा पानी निकाल देता है (क्योंकि जहाज बड़ा और खोखला होता है)। निकाले गए पानी के जहाज का पूरा वजन अधिक या बराबर होता है- पानी के जहाज को इतना जोर से ऊपर झुकाया जाता है कि वो तैरने लगता है। वस्तु का टुकड़ा पानी निकाला जाता है, छोटे पानी का वजन उसे ऊपर उठाने की कोशिश की जाती है। अगर इस ऊपर का धक्का वाली चीज का वजन ज्यादा या बराबर हो, तो वह चीज तैरती है। अगर कम हो, तो डूब जाता है.
यहां कोई जादू नहीं है, बस घनत्व (डेंसिटी) का खेल है। जहाज का औसत घनत्व (कुल वजन ÷ कुल मात्रा) पानी से कम रखा जाता है। पानी का घनत्व 1 ग्राम/सेमी³ है, पानी का औसत घनत्व कम होता है क्योंकि खाली जगह के अंदर सबसे ज्यादा होता है।
आज की तकनीक क्या है? जहाज़ डिज़ाइन में कंप्यूटर से कैलकुलेशन करके हल की आकृतियाँ तोड़ दी जाती हैं ताकि ज़्यादातर पानी हो। प्लिम्सॉल लाइन प्लास्टर हैं-जहाज़ किता लोड ले सकते हैं, वो बचा हुआ है। ज्यादा पावर हो तो ज्यादा डूबेगा, उत्प्लावन बल कम होगा।
स्थिरता के लिए बैलास्ट टैंक यूज़ करते हैं-पानी मेमोरियल बाम बनते हैं। तो कुल मिलाकर, जहाज की तैरता आर्किमिडीज के सिद्धांत की वजह से है-उत्पादन बल पानी के आविष्कार से आता है, और जहाज की बड़ी, खोखली डिजाइन यह संभव है। अगली बार जहाज़ देखो तो डूबो – ये सिर्फ पानी पर नहीं, बल्कि विज्ञान पर तैर रहा है।
