— Нет, нет, — воскликнул вождь племени, — как это может быть? Железо всегда идет ко дну! Вчера мой железный нож выскользнул из моих пальцев и сразу пошел вниз, в самую глубь моря! Все однородные вещи повинуются одному закону и всякое железо повинуется одному закону! Итак, откажись от своих слов, чтобы мы могли почитать тебя!
— Это, однако, так! Пароход весь железный, а не идет ко дну!
— Нет, нет! Этого не может быть! — закричали наперебой индейцы.
Тут разгорелся горячий спор. Мирная беседа превратилась в бурную ссору. Индейцы были недовольны своим соплеменником: «Испортили бледнолицые нашего воина! Говорит такую ложь и даже не смущается!»
Конечно, они напрасно обрушились на рассказчика. Намбок говорил сущую правду. Но беда его была в том, что он никак не мог растолковать, почему все-таки железный пароход плавает. Отчасти был прав и вождь племени. Любой сплошной кусок железа плавать не будет. Он немедленно пойдет ко дну. А вот пустотелый предмет из железа, например ведро, не сразу потонет. Ведро хоть и железное, но так плавает, что в колодце его утопить трудно. И еще труднее — набрать им воды. Если положить в ведро кусок железа, и то оно не потонет, — будет стоймя плавать. Оно только частично погрузится. А погружаться будет до тех пор, пока его вес, вместе с куском железа, не сравняется с весом вытесненной им воды.
Такой закон плавания тел открыл свыше 2200 лет назад древнегреческий ученый Архимед.
Архимед нашел и силу, поддерживающую плавающее тело. Это, оказывается, сила давления воды на подводную-поверхность тела. Ее называют силой плавучести или силой поддержания. Действие этой силы можно увидеть на каждом шагу.
Попробуйте продырявить днище плавающего ящика. Из отверстия сразу же забьет фонтаном вода. Это проявляет себя давление воды. Давайте погружать в воду пустое ведро. И не как-нибудь, а вертикально, днищем вниз. Вы увидите, что это совсем не легкая задача. Но вот, наконец, края ведра готовы зачерпнуть воду. Теперь перестаньте нажимать на ведро. И оно мгновенно выскочит наверх. Так действует сила поддержания. Архимед показал, что вес вытесненной плавающим телом воды и сила поддержания по величине одинаковы.
Плавание парохода тоже подчиняется закону Архимеда.
Если из того металла, который пошел на постройку судна, выковать гигантскую болванку и опустить ее в воду, она сразу пойдет на дно. А судно не потонет потому, что объем его по сравнению с объемом металла, из которого он сделан, очень велик. И вес воды, вытесняемой его подводной частью, всегда равен весу всего судна.
Когда хотят показать величину судна, то говорят: его водоизмещение столько-то тонн. И по этой цифре судят, большой пароход или небольшой.
Что такое водоизмещение? А это и есть вес воды, вытесняемой судном при его погружении по какой-то определенный уровень.
Но мы уже знаем, что вес вытесненной судном воды, равный водоизмещению, равен и силе поддержания. Следовательно, на днище и борта судна, все время уравновешивая друг друга, давят одинаковые по величине могучие силы: сверху — вес, а снизу — сила поддержания. Станет больше вес — судно будет погружаться. Станет больше сила поддержания — судно будет всплывать. Чтобы пароход плавал на одном и том же уровне, сила поддержания должна быть равна весу судна.
У каждого парохода свой уровень погружения при полном грузе. Он обозначен на обоих бортах судна белой чертой. Эта черта показывает грузовую ватерлинию судна. Тянется она во всю его длину.
Дадим пароходу добавочный груз. Тогда ватерлиния уйдет под воду, так как судно погрузится. От этого увеличится количество вытесненной воды, а значит, — и сила поддержания. Пароход будет погружаться до тех пор, пока эта сила поддержания не сравняется с новым весом парохода.
Опять увеличим вес судна. И все же судно, осев еще глубже, будет плавать, так как соответственно увеличится и сила поддержания. Так будет до тех пор, пока верхняя палуба парохода не окажется на одном уровне с поверхностью моря. Тогда надводного объема судна не останется, и если еще добавить немного груза, то вода хлынет внутрь судна, вес его сделается гораздо больше силы поддержания, — и судно утонет.
Нетрудно догадаться, что количество груза, которое может принять пароход, пока не затонет, соответствует объему его надводной части. Этот объем называют запасом плавучести. Ясно, что запас плавучести судна зависит от высоты его надводного борта. Возвышается над поверхностью моря непроницаемый борт парохода, — значит, запас плавучести у него имеется и он плавает. Скрылся надводный борт под воду, — нет запаса плавучести и судно тонет. Высота надводного борта очень важна для безопасности плавания парохода. Капитан не имеет права нагружать свое судно больше, чем следует, и тем самым уменьшать высоту надводного борта. За этим строго следят контролеры во всех портах мира. Перегрузил капитан пароход, — из порта не выпустят.