Con tàu bằng sắt nổi được vì thân tàu rỗng và rất rộng. Khi tàu hạ xuống nước, nó đẩy một khối nước rất lớn sang hai bên, và nước bị đẩy đi ấy đẩy ngược con tàu lên. Chừng nào khối nước bị đẩy đi còn nặng bằng cả con tàu cùng hàng hoá trên đó, tàu vẫn còn nổi, dù được làm bằng sắt.
Chào bạn, đây là Nhà Bác Học. Con thả chiếc đinh sắt vào chậu, nó chìm ngay. Vậy mà ra bến cảng, con thấy những con tàu sắt to như toà nhà nổi bồng bềnh. Hôm nay mình cùng con gấp một chiếc thuyền giấy bạc để tự tìm ra bí mật này.
Đinh sắt chìm, sao tàu sắt lại nổi?
Bạn cho con thả một cái đinh hay một cái kẹp giấy vào chậu nước. Nó chìm ngay xuống đáy. Rồi hỏi con: thế tàu thuỷ làm bằng sắt sao không chìm. Để con đoán vài câu trước.
Bí mật nằm ở hình dạng. Chiếc đinh là một khối sắt đặc, nhỏ gọn. Khi chìm xuống, nó chỉ đẩy đi một chút xíu nước, và chút nước ấy nhẹ hơn chiếc đinh nhiều, nên nước không đỡ nổi.
Con tàu thì khác. Sắt được làm thành một cái vỏ mỏng, uốn thành thân tàu rỗng và rộng, bên trong phần lớn là không khí. Khi tàu hạ xuống, phần thân chìm dưới nước đẩy đi một khối nước khổng lồ. Khối nước ấy nặng bằng cả con tàu, nên nước đỡ được nó.
Bạn nói với con: không phải vì làm bằng gì mà vì làm thành hình gì. Cùng một miếng sắt, vo tròn thì chìm, uốn thành cái bát rộng thì nổi.
Thí nghiệm hai miếng giấy bạc
Bạn xé hai miếng giấy bạc nấu ăn bằng nhau, cỡ bàn tay. Miếng thứ nhất, con vo thật chặt thành một viên tròn nhỏ. Miếng thứ hai, con gấp thành một chiếc thuyền đáy phẳng, thành cao, giống cái khay nhỏ.
Thả cả hai vào chậu nước. Viên tròn thường chìm, hoặc nổi một lúc rồi chìm nếu còn không khí kẹt bên trong. Chiếc thuyền thì nổi nhẹ tênh. Hai miếng giấy bạc nặng bằng nhau, chỉ khác hình dạng.
Hỏi con: vậy cái gì làm thuyền nổi. Con sẽ nói được: vì thuyền rộng, có chỗ trống bên trong. Đó chính là câu trả lời của các kỹ sư đóng tàu.
Nhớ giấy bạc có cạnh có thể sắc, bạn gấp mép lại cho con. Làm ở sân hay trên bàn có lót khăn, chậu nước nông, và người lớn luôn ngồi cạnh trẻ nhỏ khi chơi với nước.
Thuyền chở được bao nhiêu đồng xu?
Bây giờ là trò chơi vui nhất. Con bỏ từng đồng xu vào chiếc thuyền giấy bạc, nhẹ nhàng, đặt ở giữa. Đếm to từng đồng. Thuyền chìm dần xuống, mép thuyền gần sát mặt nước hơn.
Đến một đồng xu nào đó, nước tràn qua mép và thuyền chìm. Con vừa tìm ra sức chở của chiếc thuyền. Ghi lại con số ấy.
Lần sau, gấp một chiếc thuyền khác rộng hơn, hay thành cao hơn, rồi thi xem thuyền nào chở được nhiều xu nhất. Con sẽ phát hiện ra thuyền rộng đáy và thành cao chở được nhiều hơn, vì nó có thể đẩy đi nhiều nước hơn trước khi nước tràn vào.
Thêm một thử nghiệm: dồn hết xu về một góc thuyền thay vì đặt ở giữa. Thuyền nghiêng và dễ lật hơn. Đó là lý do hàng hoá trên tàu thật phải được xếp cân bằng. Nhớ cất xu sau khi chơi, vì đồng xu nhỏ có thể gây hóc cho em bé.
Vì sao tàu chở quá tải thì chìm?
Chiếc thuyền giấy bạc của con chìm khi chở quá nhiều xu. Tàu thật cũng vậy. Mỗi con tàu chỉ đẩy đi được một lượng nước nhất định trước khi nước tràn qua mạn. Chở quá nặng, tàu chìm sâu, sóng dễ đánh vào, và tàu có thể chìm.
Vì vậy trên thân những con tàu lớn có vạch kẻ cho biết tàu được phép chìm tới đâu. Ở bến cảng, người ta nhìn vạch ấy để biết tàu đã chở quá tải chưa. Những con thuyền, đò ngang ở quê cũng có quy định số người được chở.
Nước biển mặn đỡ tốt hơn nước sông ngọt, nên cùng một con tàu sẽ nổi cao hơn một chút khi ra biển. Con đã biết điều này từ thí nghiệm trứng nổi trong nước muối.
Còn tàu ngầm thì sao. Tàu ngầm có những khoang có thể bơm nước vào để nặng lên và lặn xuống, rồi đẩy nước ra bằng khí nén để nhẹ đi và nổi lên. Cùng một nguyên lý, chỉ là điều khiển được.
An toàn khi cho con đi thuyền, đi đò
Hiểu vì sao thuyền nổi cũng là dịp dạy con giữ an toàn trên sông nước. Khi đi thuyền, đi đò, đi tàu tham quan, trẻ luôn phải mặc áo phao vừa người, cài đủ khoá. Người lớn cũng nên mặc để làm gương.
Ngồi yên ở chỗ được chỉ, không đứng dậy chạy qua lại, không chồm người ra mạn thuyền. Thuyền nhỏ rất dễ chòng chành khi người dồn về một phía, giống như khi con dồn xu về một góc thuyền giấy bạc.
Không lên những chiếc thuyền chở quá đông người, không có áo phao, hay khi trời đang giông gió. Bố mẹ có quyền từ chối và chờ chuyến sau.
Học bơi là kỹ năng rất quý cho trẻ ở một đất nước nhiều sông nước như mình. Nhưng biết bơi không có nghĩa là được chơi gần nước một mình. Trẻ luôn cần người lớn trông sát khi ở gần ao, hồ, sông, biển.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao gỗ nổi mà đá chìm?
Gỗ có nhiều lỗ khí nhỏ li ti bên trong nên nhẹ hơn nước cùng thể tích, còn đá đặc và nặng hơn nước cùng thể tích. Vì vậy gỗ được nước đỡ lên, đá thì chìm. Nhưng có loại đá đặc biệt đầy lỗ khí như đá bọt núi lửa lại nổi được.
Ai là người đầu tiên giải thích vì sao vật nổi?
Nhà khoa học Hy Lạp cổ đại Archimedes đã viết về việc nước đẩy vật lên với một lực bằng sức nặng của phần nước bị vật chiếm chỗ. Nguyên lý ấy đến nay vẫn mang tên ông. Câu chuyện về ông và bồn tắm có trong một tập riêng của Nhà Bác Học.
Vì sao áo phao giúp người nổi?
Áo phao chứa vật liệu rất nhẹ, nhiều không khí như xốp hay bọt, làm cho người mặc cùng chiếc áo chiếm chỗ nhiều nước hơn mà không nặng thêm bao nhiêu. Nước đẩy lên mạnh hơn, giữ đầu người trên mặt nước. Áo phao phải vừa người và cài chặt mới có tác dụng.
Tàu bằng bê tông có nổi được không?
Có, người ta từng đóng thuyền và cả tàu bằng bê tông. Cũng như tàu sắt, miễn là thân tàu rỗng và đủ rộng để đẩy đi đủ nhiều nước thì vẫn nổi. Hình dạng quan trọng hơn vật liệu.
Trẻ mấy tuổi làm thí nghiệm thuyền giấy bạc?
Trẻ từ ba bốn tuổi đã có thể thả thuyền và bỏ xu với người lớn bên cạnh. Trẻ lớn hơn có thể tự gấp thuyền, đếm và ghi kết quả, thử nhiều kiểu thuyền. Đồng xu và chậu nước luôn cần người lớn để mắt với trẻ nhỏ.
