कोई पिंड जल में डूब जाता है, जब

सही — B, कोई पिंड जल में तब डूबता है जब जल का घनत्व पिंड के घनत्व से कम हो — अर्थात् जब पिंड जल से अधिक घना हो। डूबे हुए पिंड पर ऊपर की ओर उत्प्लावन बल लगता है, जो उसके द्वारा विस्थापित जल के भार के बराबर होता है। यदि पिंड जल से अधिक घना है, तो उसका अपना भार इस उत्प्लावन बल से अधिक होता है, अतः नेट बल नीचे की ओर होता है और वह डूब जाता है।

अन्य विकल्प क्यों गलत हैं

• (a)
  जल का घनत्व पिंड के घनत्व से अधिक होता है — यह तैरने की शर्त है, डूबने की नहीं। जब जल पिंड से अधिक घना हो, तो उत्प्लावन बल पिंड के भार से अधिक होता है और पिंड तैरता है।
• (c)
  जल का घनत्व पिंड के घनत्व के बराबर होता है — जब दोनों घनत्व बराबर हों, तो पिंड न डूबता है न तैरता है — वह जिस गहराई पर रखा जाए वहीं लटका रहता है (उदासीन उत्प्लावन)।
• (d)
  पिंड भारी होता है — केवल भारीपन से निर्णय नहीं होता — विशाल, भारी इस्पात का जहाज़ तैरता है जबकि छोटी-सी लोहे की कील डूब जाती है। निर्णायक बात घनत्व (प्रति एकांक आयतन द्रव्यमान) है, कुल भार नहीं।

कोई पिंड डूबेगा या तैरेगा, यह आर्किमिडीज़ के सिद्धांत से तय होता है: पिंड के घनत्व की तुलना तरल के घनत्व से कीजिए। यदि पिंड तरल से अधिक घना है तो वह डूबता है; यदि कम घना है तो तैरता है; और यदि दोनों बराबर हैं तो वह लटका रहता है (उदासीन उत्प्लावन)।

मुख्य तथ्य

• ऊपर की ओर लगने वाला उत्प्लावन बल विस्थापित तरल के भार के बराबर होता है (आर्किमिडीज़ का सिद्धांत)।
• पिंड तब डूबता है जब उसका घनत्व तरल से अधिक हो, तैरता है जब कम हो, और लटका रहता है जब दोनों बराबर हों।
• लोहा (लगभग 7.8 g/cm3) जल (1 g/cm3) में डूबता है किंतु पारे (लगभग 13.6 g/cm3) पर तैरता है।
• इस्पात का जहाज़ इसलिए तैरता है क्योंकि भीतर के खोखले वायु-स्थलों सहित उसका औसत घनत्व जल से कम होता है।

सामान्य भ्रम

• यह सोचना कि भारी वस्तुएँ सदैव डूबती हैं — निर्णय घनत्व करता है, भार नहीं।
• उदासीन स्थिति को भूल जाना, जहाँ समान घनत्व होने पर पिंड लटका रह जाता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  लोहे की कील जल में डूब जाती है किंतु इस्पात का बड़ा जहाज़ तैरता है, क्योंकि

  • (a)जहाज़ कील से हल्का होता है
  • (b)वायु-स्थलों सहित जहाज़ का औसत घनत्व जल से कम होता है
  • (c)इस्पात लोहे से भिन्न होता है
  • (d)समुद्र बाल्टी भर जल से अधिक घना होता है
  उत्तर(b) भीतर बंद वायु को गिनने पर जहाज़ का औसत घनत्व जल से कम होता है, इसलिए वह तैरता है।
• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  किसी द्रव पर तैरता कोई पिंड द्रव का जितना भार विस्थापित करता है, वह होता है

  • (a)उसके अपने भार से अधिक
  • (b)उसके अपने भार के बराबर
  • (c)उसके अपने भार से कम
  • (d)शून्य
  उत्तर(b) उसके अपने भार के बराबर — यही प्लवन का नियम है।