Vì sao tàu thủy di chuyển cân bằng, không bị lật trên mặt nước?
Thiết kế đặc biệt của thân và mũi tàu giúp tàu thủy di chuyển an toàn, không bị lật trên mặt nước. Cách thiết kế độc đáo này là gì?
Trên thực tế, theo các chuyên gia, tàu du lịch và tàu chở hàng hiện đại là các kiệt tác kỹ thuật, kết hợp truyền thống hàng hải với tiến bộ công nghệ. Tuy nhiên, những con tàu này sẽ không là gì nếu thiếu đi hai yếu tố. Đó là nguyên tắc vật lý và thiết kế đơn giản.
Tàu thủy sở dĩ nổi được trên mặt nước là do trọng lượng của nó nhẹ hơn lượng nước mà nó chiếm chỗ. Trọng lượng kéo tàu xuống trong nước, nhưng nó được cân bằng bởi lực nổi đẩy tàu lên cao. Như vậy, nếu lực đẩy lớn hơn trọng lượng, con tàu sẽ tiếp tục bị đẩy lên trên để hai lực này triệt tiêu lẫn nhau.
Do đó, các kỹ sư thiết kế tàu thủy phải tập trung vào hai điểm chủ chốt là trọng tâm và tâm nổi của tàu.
Tàu thủy không bị lật trên mặt nước biển một phần nhờ vào thiết kế đặc biệt của thân tàu. (Ảnh: Cruise).
Thứ nhất, trọng tâm
Để giữ cho tàu nổi, trọng tâm của tàu cần phải đặt thấp hơn nhiều nhằm giúp trọng lượng có thể kéo tàu theo chiều hướng xuống. Vậy, trọng lượng ở đây chính xác là gì? Đó chính là động cơ, nhiên liệu lưu trữ và nhiều loại máy móc nặng nề khác. Những thứ này rất nặng, cồng kềnh và chúng luôn được đặt ở đáy tàu. Trong khi đó, các khoảng trống khác như cabin và phòng ăn lại nằm ở giữa.
Thứ hai, tâm nổi
Theo đó, tàu thủy thế chỗ lượng nước tương đương với khối lượng của chính nó, trong khi áp suất của biển đẩy lên trên thân tàu. Để chống lại lực hướng xuống và do nước không thể nén lại, các lực sẽ kết hợp tạo ra lực nổi.
Trên thực tế, lực nổi của tàu trên nước sẽ phụ thuộc vào mật độ của nó. Vì vậy, nếu tàu đặc hơn nước, nó sẽ bị chìm xuống. Ngược lại, nếu kém đặc hơn nước, tàu sẽ nổi lên. Các chuyên gia cho biết, yếu tố giúp tàu nổi lên là lực áp suất hướng từ mặt nước.
Vì nặng tương đương lượng nước bị chiếm chỗ nên tàu không chìm hoàn toàn. Tuy nhiên, một thiết kế đóng vai trò quan trọng nhất giúp tàu chạy ổn định, đó là thân tàu hình chữ U, hay còn gọi là thân tàu giãn nước. Đây cũng là lý do tại sao đáy tàu cấu tạo từ vật liệu siêu nhẹ và chắc chắn nhằm tăng độ cân bằng.
Ngoài ra, mũi tàu thủy được thiết kế bo tròn ở chỗ tiếp xúc với mặt nước. Thiết kế này nhằm giảm tối đa lực cản và ngăn tàu bị tròng trành. Người ngồi trên tàu sẽ cảm thấy bớt say sóng hơn vì phương tiện di chuyển êm ái.
Khi có sóng lớn và gió giật, con tàu có thể bị rung lắc đôi chút. Nhưng những con tàu lớn có thể chịu được sóng cao hơn 15 m. Do đó, các hành khách hoàn toàn có thể yên tâm khi chọn tàu thủy là phương tiện để di chuyển hoặc đi du lịch.
Tàu thủy làm thế nào để sống sót trước cơn bão trên biển?
Tàu thủy phải đối mặt với nhiều nguy cơ trên biển, trong đó có các cơn bão. (Ảnh: Odessa-journal)
Theo các chuyên gia, khi buộc phải đối diện với bão trên biển, thủy thủ sẽ phải cố gắng lái tàu thủy đến khu vực có sóng thấp nhất, gió yếu nhất. Tuy nhiên, khi không thể né tránh được con bão, tàu thủy cần phải giữ chuyển động tiến lên, thay vì để cho gió và sóng đẩy đi. Thủy thủ sẽ giữ mũi tàu hướng vào các con sóng nhằm giúp tàu không bị sóng đánh lật từ phía hai mạn.
Các chuyên gia cho biết, để có thể sống sót qua các cơn bão trên biển, tàu thủy cần phải tránh xa tất cả những vật thể có thể gây va chạm khiến tàu bị chìm như đá ngầm, bờ biển… Trên thực tế, các tàu hàng chọn cách ở ngoài bờ biển nếu phải đối mặt với một cơn bão lớn. Nguyên nhân là những cơn gió và sóng cực mạnh có thể hất đổ cả các con tàu neo đậu ở gần bờ.
Nhưng để có thể sống sót trước một cơn bão trên biển, tàu thủy cần được thiết kế một cách kỹ lưỡng, kết hợp với đoàn thủy thủ được đào tạo bài bản và có nhiều kinh nghiệm đi biển.
Tại sao nhiều nơi tại Hoa Kỳ lại phải chôn lốp xe xuống dưới mặt đường cao tốc?
Khi chúng ta lái xe qua mạng lưới đường cao tốc rộng lớn của Hoa Kỳ, ít người có thể nghĩ rằng những con đường tưởng chừng như bình thường đó lại ẩn chứa một bí mật đáng kinh ngạc.
Tại sao không thể so sánh độ khó xây dựng của các kim tự tháp với Vạn Lý Trường Thành?
Dưới góc độ khối lượng công trình, Vạn Lý Trường Thành gấp nhiều lần các kim tự tháp, tuy trọng lượng của mỗi viên gạch nhỏ hơn nhiều nhưng khối lượng tổng thể lại rất lớn.
Vì sao dưa hấu mọc từ kẽ đá được ví như "mỏ bạc" nhưng tuyệt nhiên không ai dám nhân rộng?
Dù thu về rất nhiều lợi nhuận song người nông dân trồng dưa vẫn phải ngậm ngùi bỏ qua món hời này.
Vì sao đá thạch anh vụn thường dùng để rải mộ?
Có lẽ bạn đã từng nghe đến đá thạch anh dùng trong trang trí nhà cửa như lối đi trong vườn, cầu thang hay hồ cá ngoài trời.
Tại sao mèo Maine Coon rất đẹp, nhưng lại có ít người nuôi?
Mèo Maine Coon là giống mèo sở hữu vẻ ngoài rất đẹp và có phần hơi giống với những con sư tử, nó là niềm mơ ước của nhiều người nuôi mèo, tuy nhiên không phải ai cũng dám nuôi loài vật đẹp đẽ này.
Tại sao lỗ đen có thể bẻ cong không-thời gian?
Lỗ đen là một trong những vật thể hấp dẫn nhất trong vũ trụ, tuy nhiên sự hiểu biết của con người về lỗ đen vẫn còn nhiều khía cạnh chưa thể giải đáp rõ ràng.
