वितळता हिमखंड
(१)काचेचे एक मोठे (व्यास २० सेमी,उंची ३० सेमी) मोजपात्र आहे.त्यात २० सेमी उंचीपर्यंत पाणी आहे.पाण्यात एक हिमखंड (बर्फाचा तुकडा, २४० ग्रॅम)काचेला स्पर्ष न करता तरंगत आहे.अशावेळी मोजपात्रातील पाण्याची उंची 'क्ष' या पातळीशी आहे.
हिमखंड पूर्ण वितळल्यावर पाण्याची पातळी कुठे असेल?..'क्ष' च्या वर/ 'क्ष'च्या खाली/ 'क्ष' पाशी.
...............................................................
(२)वरील प्रयोगात मोजपात्रात पाण्याऐवजी दूध (वि.गु.१.२) असल्यास :
हिमखंड पूर्ण वितळल्यावर पाण्याची पातळी कुठे असेल?..'क्ष' च्या वर/ 'क्ष'च्या खाली/ 'क्ष' पाशी.
.................................................................................
(३) मोजपात्रात पाण्याहून हलका द्रव (वि.गु. ०.८) असल्यास :
हिमखंड पूर्ण वितळल्यावर पाण्याची पातळी कुठे असेल?..'क्ष' च्या वर/ 'क्ष'च्या खाली/ 'क्ष' पाशी.
.................................................................................
(उत्तर कृपया व्यनि. ने,स्पष्टीकरणासह.)
******************************************************************
Comments
स्पष्टीकरणे?
हे हलके द्रव एक विशिष्ट प्रकारचे [दुधासारखे] आहे, असे मानू शकतो का? कारण बर्फ वितळलेले पाणी यात मिसळायचे आहे. अल्कोहल वगैरे बहुतेक द्रव्ये (अशा द्रव्यांमध्ये पाणी मिसळताना मिश्रण थोडे थंड किंवा गरम होते) पाणी मिसळली की त्या मिश्रणाचे वि.गुरुत्व गुणाकार-बेरीज-भागाकाराने काढता येत नाही. असे द्रव्य नाही असे मानले तर चालेल का? म्हणजे मिश्रणाचे वि.गुरुत्व साध्या गुणाकार-बेरीज-भागाकाराने काढले तर चालेल का? तर गणित अधिक सहज सोडवता येईल.
शिवाय हिमखंड पात्रात काही क्षणापूर्वीच अलगद सोडला आहे असे मानावे काय? म्हणजे द्रव्याचे तपमान या क्षणी वातावरणाइतके (रूम टेंपरेचर) आहे. आणि पुन्हा पातळी मोजण्यापूर्वी द्रव्याचे तपमान पुन्हा पूर्वीइतके (रूम टेंपरेचर) होऊ देण्याइतपत वेळ द्यावा का? नाहीतर गणित कठिण जाईल.
हिमखंड
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
श्री.धनंजय यांनी ज्या शंका उपस्थित केल्या आहेत तेवढ्या खोलात जायचे कारण नाही. इथे तापमानाचा संबंध नाही. तापमानातील फरकामुळे द्रवाच्या आकारमानात होणारा बदल नगण्यच असेल. तसेच पाण्याहून हलका द्रव म्हणून रॉकेल/तेल असले तरी चालेल.बर्फाचे पाणी त्यात मिसळलेच पाहिजे असे नाही. हिमखंड द्रवात कधी सोडला यालाही महत्त्व नाही.द्रवपातळी 'क्ष' पाशी होती तेव्हा हिमखंड पूर्ण वितळला नव्हता एवढेच.
हिमखंड
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
श्री. धनंजय यांनी तीनही पर्यांची अचूक उत्तरे पाठविली आहेत. तसेच त्यांनी योग्य असे शास्त्रीय स्पष्टीकरणही दिले आहे.
.......................................................................................
हिमखंड
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
हा प्रश्न शालेय अभ्यासक्रमातील भौतिकी (विज्ञान) विषयावर आधारित आहे. कुणी म्हणतील कित्येक वर्षांपूर्वी शाळेत शिकलेली माहिती अशी लक्षात राहाते का? त्यामुळे असे प्रश्न इथे देण्यात काय स्वारस्य आहे? शाळेत शिकलेली सर्व माहिती स्मरणात ठेवू नये हे खरे.तशी ती रहाणेही शक्य नसते. पण आपण जेव्हा विज्ञानातील मूलभूत तत्त्वे , निसर्गाचे नियम शिकतो तेव्हा ते लक्षात रहावे अशी अपेक्षा असते. सोपी सोपी तत्त्वे स्मरणात रहातातच.अन्यथा शास्त्र विषय शिकण्याचा उपयोग काय? नियमातील शब्दन्शब्द् आठवत नाही, पण तत्त्वाचा गाभा लक्षात राहातो.अशा लहान सहान नियमांवर हे प्रश्न आधारले आहेत.
हिमखंड
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
या कोड्याचे समजण्याच्यादृष्टीने सर्वोत्तम उत्तर श्री. वाचक्नवी यांनी पाठविले आहे.त्यासाठी कोड्यात दिलेल्या माहितीचा (हिमखंडाचे वजन, द्रवाचे वि.गु.) त्यांनी यथायोग्य उपयोग केला आहे.
वितळता हिमखंडः उत्तर
मराठी असे आमुची मायबोली तिला बैसवूं वैभवाच्या शिरी |
***********************************
तरंगणार्या पदार्थाविषयी आर्किमेडिजची दोन तत्त्वे पुढील प्रमाणे:
*(१) तरंगणार्या पदार्थाचा जेवढा भाग द्रवात बुडलेला असतो तेवढ्या आकारमानाचा द्रव तो बाजूला सारतो.
.....हे स्पष्टच आहे. कारण दोन भिन्न पदार्थ एकाच वेळी एकच अवकाश (स्पेस) व्यापू शकत नाहीत.
*(२) द्रवात तरंगणारा पदार्थ आपल्या वजनाच्या वजना इतका द्रव बाजूला सारतो. म्हणजे तरंगणार्या पदार्थाने बाजूला सारलेल्या द्रवाचे वजन त्या तरंगणार्या पदार्थाच्या वजना इतके असते.
..
ही दोन तत्त्वे लक्षात घेऊन श्री. वाचक्नवी यांनी पाठविलेले पुढील उत्तर वाचावे.
...
तरंगणार्या बर्फाच्या तुकड्याने स्वत:च्या वजनाइतके म्हणजे २४० ग्रॅम(=२४० घन सें.) पाणी बाजूला सारले आहे. वितळल्यावर तेवढेच पाणी वाढेल, म्हणजे पातळीत काहीही बदल होणार नाही, ती क्ष पाशीच असेल.
(२)बाजूला सारलेल्या २४० ग्रॅम(२०० घसें) दुधाची जागा, बर्फ वितळल्यावर , २४० घसें पाणी घेईल. म्हणजे पातळी वाढेल, क्ष च्या वर जाईल.
(३)बाजूला सारलेल्या २४० ग्रॅम (३०० घसें)तेलाची जागा बर्फाचे २४० घसें पाणी घेईल, म्हणजे पातळी उतरेल, क्षच्या खाली जाईल.
पाण्याची घनता १ घसें ला १ग्रॅम धरली आहे. --वाचक्नवी
पाण्याची घनता
बर्फाची घनता < पाण्याची घनता हे बरोबर आहे का?
तसे असल्यास २४ घ. सें. बर्फाचे वितळल्यावर जे पाणी होईल ते २४ घ. सें. पेक्षा कमी असेल असे वाटले होते. म्हणून पाण्याच्या बाबतीत पातळी 'क्ष' पेक्षा किंचित खाली जाईल असे वाटले.
बर्फाच्या आकारमानातील घट नगण्य समजायची असल्यास प्रश्नच नाही.
------------------------------------------
तुम्ही सध्या हे वाचत आहात.
पाण्याची घनता
बर्फाची घनता पाण्यापेक्षा कमी आहे म्हणूनच बर्फ पाण्यावर तरंगतो. बर्फ २४० ग्रॅम आहे, २४० घसें नाही. त्यामुळे बर्फाच्या आकारमानाचा विचार करायचे कारण नाही. वितळल्यावर पाणी २४० ग्रॅम/घसें होणार. --वाचक्नवी