लोखंडाचा एक लहान खिळा पाण्यात टाकताच बुडतो, परंतु लोखंड व पोलादापासून बनवलेले हजारो टन वजनाचे प्रचंड जहाज पाण्यावर सहज तरंगते. याचे मुख्य शास्त्रीय कारण काय आहे?
EN
A small iron nail sinks immediately when dropped into water, whereas a massive ship weighing thousands of tons built of iron and steel floats easily. What is the fundamental scientific reason for this?
योग्य उत्तर पर्याय (२) आहे.
सविस्तर विश्लेषण:
•
तरंगण्याचा नियम (Law of Floatation): कोणतीही वस्तू द्रवावर तेव्हाच तरंगते जेव्हा तिची सरासरी घनता द्रवाच्या घनतेपेक्षा कमी असते (किंवा तिचे वजन विस्थापित केलेल्या पाण्याच्या वजनाइतके असते).
•
लोखंडाचा खिळा: भरीव असल्यामुळे लोखंडाची घनता ($7.8\text{ g/cm}^3$) पाण्याच्या घनतेपेक्षा ($1.0\text{ g/cm}^3$) बरीच जास्त असते, त्यामुळे खिळा बुडतो.
•
जहाज: जहाज आतून पोकळ असते आणि त्यात प्रचंड प्रमाणात हवा भरलेली असते. जहाजाचे एकूण वस्तुमान त्याच्या प्रचंड आकारमानाने भागल्यास जहाजाची सरासरी घनता (Average Density) ही पाण्याच्या घनतेपेक्षा बरीच कमी होते.
•
परिणामी, पाण्याने जहाजावर लावलेले उत्प्लावक बल (Buoyant Force) जहाजाच्या वजनाला सहज तोलून धरते.
पर्यायांचे विश्लेषण:
•
जहाजाची सरासरी घनता पाण्यापेक्षा कमी असणे हेच या घटनेचे अचूक कारण आहे (पर्याय २).
MPSC परीक्षा टीप
परीक्षेसाठी महत्त्वपूर्ण संकल्पना व शॉर्टकट
तरंगण्याचे ३ नियम:
१)
वस्तूची घनता > द्रवाची घनता $\implies$ वस्तू बुडते (उदा. लोखंडाचा खिळा).
२)
वस्तूची घनता = द्रवाची घनता $\implies$ वस्तू द्रवामध्ये पूर्ण बुडून तरंगते.
३)
वस्तूची सरासरी घनता < द्रवाची घनता $\implies$ वस्तू द्रवाच्या पृष्ठभागावर अंशतः बुडून तरंगते (उदा. जहाज, बर्फ).
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
The correct answer is Option (2).
Detailed Analysis:
•
Law of Flotation & Archimedes' Principle:
•
An object floats in a fluid if its overall average density is less than the fluid's density, or when the buoyant force equals its total gravitational weight.
•
Solid Iron Nail: Solid iron has a density of approximately $7.8\text{ g/cm}^3$, substantially higher than water's density ($1.0\text{ g/cm}^3$); hence it sinks rapidly.
•
Iron Ship: The ship is engineered with a wide hollow hull containing vast volumes of air. The total mass divided by its huge displaced volume yields an average density significantly lower than that of water ($< 1.0\text{ g/cm}^3$).
•
As a result, the upward buoyant force balances the total weight before the vessel is submerged.
Distractor Analysis:
•
Ship hull geometry ensures its overall average density is below water's density (Option 2).
MPSC EXAM TIP
High-Yield Exam Strategy Tip
Principles of Flotation:
1.
$\rho_{\text{object}} > \rho_{\text{fluid}} \implies$ Sinks (e.g., iron nail).
2.
$\rho_{\text{object}} = \rho_{\text{fluid}} \implies$ Floats fully submerged in neutral equilibrium.
3.
$\rho_{\text{average}} < \rho_{\text{fluid}} \implies$ Floats partially submerged (e.g., ships, icebergs).