Classroom : Physics Style: ตอน ภูเขาน้ำแข็งกับแรงลอยตัว
ทีมงานทรูปลูกปัญญา
|
18 ม.ค. 65
 | 10.2K views



 

วันก่อนพี่ผิงมีโอกาสรื้อแผ่นหนังที่เคยสะสมไว้ออกมาดู แล้วก็ไปสะดุดกับหนัง “Titanic” เรื่องราวของเรือเดินสมุทรขนาดยักษ์ที่ล่มลงกลางมหาสมุทรแอตแลนติกเมื่อวันที่ 15 เมษายน ค.ศ. 1912 หลังชนเข้ากับภูเขาน้ำแข็งระหว่างการเดินทางเที่ยวแรกจากเซาท์แทมป์ตัน สหราชอาณาจักร ไปนครนิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา สมัยนั้นหนังเรื่องนี้สร้างปรากฏการณ์คิวทะลักคนล้นโรง บางคนอาจจะเกิดไม่ทันใช่ไหมครับ (มันคือหนังเช็คอายุนี่เอง)

 

ตัวเลขผู้เสียชีวิตจำนวนมากจากการจมของเรือไททานิก ทั้งที่เรือมีชื่อเสียงเรื่องความเป็นที่สุดด้านความหรูหราสะดวกสบายและเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยในขณะนั้น ทำให้เหตุการณ์นี้เป็นภัยพิบัติทางทะเลครั้งใหญ่ในประวัติศาสตร์ที่ผู้คนจดจำได้ ภาพในหนังฉายให้เห็นยิมเนเซียม สระว่ายน้ำ ห้องสมุด ภัตตาคารชั้นสูงและห้องจำนวนมากบนเรือ รวมถึงห้องกันน้ำและประตูกันน้ำที่ทำงานด้วยรีโมตควบคุมระบบความปลอดภัย นอกจากนี้ยังมีโทรเลขไร้สายทรงพลังจัดเตรียมไว้อำนวยความสะดวกแก่ผู้โดยสาร เช่นเดียวกับการใช้เชิงปฏิบัติการ แต่แล้วผู้โดยสารเรือไททานิกกลับต้องเผชิญหน้ากับความตาย เพียงเพราะขาดเรือชูชีพที่เพียงพอสำหรับบรรทุกผู้โดยสารทุกคนบนเรือ เนื่องจากระเบียบความปลอดภัยในทะเลที่ล้าสมัย ไททานิกมีเรือชูชีพเพียงพอสำหรับผู้โดยสาร 1,178 คนเท่านั้น เป็นตัวเลขเพียงหนึ่งในสามของความจุผู้โดยสารและลูกเรือทั้งหมด

 

พี่ผิงย้อนดูฉากไคลแม็กซ์ของเรื่องอีกครั้ง เมื่อเรือไททานิกชนเข้ากับภูเขาน้ำแข็ง การชนแฉลบทำให้แผ่นลำเรืองอเข้าในตัวเรือหลายจุดบนฝั่งกราบขวา และเปิดห้องกันน้ำห้าจากสิบหกห้องสู่ทะเล อีกสองชั่วโมงสามสิบนาทีต่อมา น้ำก็ค่อยๆ ไหลเข้ามาในเรือ ฉุดเรือให้จมลง ตอนที่พี่ผิงดูหนังเรื่องนี้ครั้งแรกรู้สึกงงมากๆ ครับ น้ำแข็งก้อนนิดเดียวแต่เล่นเอาเรือลำยักษ์จมเลย ทำไมเรือไม่เตะน้ำแข็งกระเด็นแทนล่ะ บลา บลา บลา เพราะฉะนั้นวันนี้เรามาไขข้อข้องใจกันดีกว่าครับ

 

ก่อนอื่นเราต้องว่าด้วยเรื่อง “แรงลอยตัว” ก่อน แรงลอยตัวคือแรงที่ของเหลวพยายามต่อต้านการจมของวัตถุ เกิดจากการที่วัตถุมีปริมาตรบางส่วนจมลงในของเหลวนั่นเอง ทำให้ของเหลวออกแรงพยุงวัตถุไว้ ใครนึกภาพไม่ออกให้นึกถึงลูกปิงปองที่ลอยอยู่บนน้ำครับ การที่ลูกปิงปองลอยอยู่ได้โดยไม่จมเป็นเพราะของเหลวมีแรงลอยตัวคอยพยุงไว้นั่นเอง

 

การที่ภูเขาน้ำแข็งลอยอยู่เหนือมหาสมุทรแอตแลนติกจนเรือเข้ามาชนได้นั้นก็เป็นเพราะแรงลอยตัวนั้นเอง

                                

(B แทนแรงลอยตัว Fg แทนน้ำหนัก)

ขนาดของแรงลอยตัว แทนได้ด้วยสมการ B = ρเหลวVจม
น้ำหนักของวัตถุ Fg = ρวัตถุVวัตถุg

ซึ่งเมื่อเราจัดรูปสมการดีๆ จาก B = Fg เราจะได้ ρวัตถุเหลว = Vจม/Vวัตถุ  ซึ่งก็คือ อัตราส่วนของส่วนที่จม ต่อปริมาตรทั้งหมดนั้นเอง

 

น้ำแข็งและน้ำทะเลมี ρวัตถุเหลว= 917/1030 = 89% หรือพูดง่ายๆ ว่าก้อนน้ำแข็งมีส่วนจมอยู่ 89% หรือประมาณ  เกือบเก้าในสิบส่วน ส่วนที่เราเห็นผลุบๆ โผล่ๆ นี่แค่ 1/10 ของทั้งก้อนเองจ้า

 

เป็นอันว่าหายสงสัยเลยครับทีนี้ จริงๆ แล้วก้อนภูเขาน้ำแข็งไม่เล็กอย่างที่เห็นเรือไททานิกเลยชนซะจมเลย นิทานเรื่องนี้สอนให้รู้ว่า อย่าตัดสินคนที่ภายนอก บางคนเราเห็นว่ากระจอกๆ เขาอาจซ่อนทีเด็ดไว้อีกเยอะ (ฮา) แล้วพบกันใหม่ฉบับหน้าครับ

 

ภาพประกอบจาก https://pixabay.com/th/