একটা পাথর ডুবে যায় কিন্তু এত ভারী লোহার জাহাজ পানিতে ভাসে কিভাবে? এর পেছনে রয়েছে 2200 বছরের পুরনো বিজ্ঞান

আপনি কি কখনও ভেবে দেখেছেন যে হাজার হাজার টন ওজনের এত ভারী লোহার জাহাজ কীভাবে জলের উপর ভাসতে থাকে? পাথর পানিতে ডোবে, কিন্তু জাহাজ নয়! এর রহস্য অনেক পুরানো – এটি প্রায় 2200 বছর আগে গ্রীক বিজ্ঞানী আর্কিমিডিস আবিষ্কার করেছিলেন। একে বলা হয় আর্কিমিডিসের নীতি বা উচ্ছ্বাস শক্তি। আসুন আরও বুঝতে পারি এটি কী এবং এটি কীভাবে কাজ করে?

ধরুন আপনি একটি বালতি পানি দিয়ে ভরেছেন। এখন এটিতে কিছু রাখুন, যেমন একটি খেলনা বা একটি ছোট বাক্স। সেই জিনিস জলে গেলেই জলকে একটু ঠেলে দেয়। অর্থ, এটি এখানে এবং সেখানে জল সরিয়ে দেয়। যে পরিমাণ জল স্থানচ্যুত হয় (অর্থাৎ যে পরিমাণ জল জিনিসটি তার স্থান থেকে ঠেলে দেয়), সেই পরিমাণ জলই তার ওজন। এখন মজার বিষয় হল: অপসারিত জলের ওজন বস্তুটিকে নিচের পরিবর্তে উপরে ঠেলে দেয়। অর্থাৎ, জল বলে, ‘আরে, তুমি আমাকে এতটা নাড়ালে, তাই আমি তোমাকে একই ওজন দিয়ে উপরে তুলব।’ আমরা একে ঊর্ধ্বমুখী ধাক্কা বলি প্রফুল্ল বল। এই বলটি সরানো জলের ওজনের ঠিক সমান।

খুব সহজ কথায় আর্কিমিডিসের নীতিটি বোঝা যাক। যখন কোনো বস্তুকে আংশিক বা সম্পূর্ণরূপে পানিতে (বা কোনো তরল) নিমজ্জিত করা হয়, তখন পানি বস্তুটিকে নিচের দিকে না করে উপরের দিকে ঠেলে দেয়। এই ঊর্ধ্বমুখী ধাক্কা বস্তুটি তার স্থান থেকে স্থানচ্যুত হওয়া জলের পরিমাণের সমান (অর্থাৎ, বস্তুটি যে পরিমাণ জল নিয়েছিল)।

এখন আসুন আমরা একটি জাহাজে এটি সহজেই বুঝতে পারি: একটি জাহাজ খুব বড় এবং ভিতরে থেকে ফাঁপা। এর ভিতরে অনেক জায়গা ফাঁকা থাকে – বাতাস আছে, ঘর আছে, মেশিন আছে, কিন্তু বেশিরভাগ জায়গা খালি থাকে। যখন একটি জাহাজ জলে আঘাত করে, তখন এটি প্রচুর জল স্থানচ্যুত করে (কারণ এটি এত বড়)। যত বেশি জল সরানো হয়, সেই জলের ওজন তত বেশি জাহাজটিকে উপরের দিকে ঠেলে দেয়।

একটি সাধারণ উদাহরণ: আপনি যদি একটি ছোট লোহার বল ফেলে দেন, তবে এটি খুব কম জল সরিয়ে দেয়। এর নিজস্ব ওজন বেশি, তাই জলের ঊর্ধ্বমুখী ধাক্কা কম – গোলকটি ডুবে যায়। কিন্তু একই লোহা যদি বড় জাহাজ বানাতে ব্যবহার করা হয়, তাহলে তা অনেক পানি অপসারণ করে (কারণ জাহাজটি বড় এবং ফাঁপা)। সরানো জলের ওজন জাহাজের মোট ওজনের চেয়ে বেশি বা সমান হয়ে যায় – জল জাহাজটিকে এত জোরে ঠেলে দেয় যে এটি ভাসতে শুরু করে। একটি জিনিস যত বেশি জল অপসারণ করে, জলের ওজন তত বেশি উপরে তোলার চেষ্টা করে। যদি এই ঊর্ধ্বমুখী ধাক্কা বস্তুর ওজনের চেয়ে বেশি বা সমান হয়, তাহলে বস্তুটি ভাসে। কম হলে ডুবে যায়।

এখানে কোন জাদু নেই, শুধু ঘনত্বের খেলা। জাহাজের গড় ঘনত্ব (মোট ওজন ÷ মোট আয়তন) জলের তুলনায় কম রাখা হয়। জলের ঘনত্ব হল 1 g/cm³, জাহাজের গড় ঘনত্ব কম কারণ ভিতরে আরও ফাঁকা জায়গা রয়েছে।

আজকের প্রযুক্তি কি করে? জাহাজের নকশায়, কম্পিউটার গণনাগুলি হুলকে আকৃতি দেওয়ার জন্য ব্যবহার করা হয় যাতে আরও জল স্থানচ্যুত করা যায়। প্লিমসল লাইন – এটি দেখায় জাহাজটি কতটা লোড বহন করতে পারে। যদি বেশি লোড থাকে তবে এটি আরও ডুবে যাবে এবং উচ্ছ্বাস শক্তি কম হবে।

ব্যালাস্ট ট্যাঙ্ক স্থায়িত্বের জন্য ব্যবহার করা হয় – জল ভর্তি করে ভারসাম্য বজায় রাখা হয়। সুতরাং সামগ্রিকভাবে, আর্কিমিডিসের নীতির কারণে জাহাজগুলি ভাসছে—উল্লেখযোগ্য শক্তি জলের স্থানচ্যুতি থেকে আসে এবং জাহাজের বড়, ফাঁপা নকশা এটিকে সম্ভব করে তোলে। পরের বার যখন আপনি একটি জাহাজ দেখবেন, ভাবুন – এটি কেবল জলের উপর নয়, বিজ্ঞানের উপর ভাসছে।