ทำไมไม้บางชนิดลอยน้ำ แต่บางชนิดจมน้ำ

ถ้าโยนเศษไม้หลายชิ้นลงในสระหรือแม่น้ำ จะสังเกตเห็นว่าบางชิ้นลอยอยู่บนผิวน้ำทันที แต่บางชิ้นกลับค่อย ๆ จมลงไป หลายคนอาจคิดว่าเป็นเพราะไม้แต่ละชนิดมีน้ำหนักไม่เท่ากัน แต่ความจริงแล้ว น้ำหนักเพียงอย่างเดียวไม่ได้เป็นตัวตัดสินว่าไม้จะลอยหรือจม

สิ่งที่สำคัญกว่าคือ "ความหนาแน่น"

ความหนาแน่นหมายถึงปริมาณมวลที่อัดอยู่ในพื้นที่หรือปริมาตรหนึ่ง ๆ พูดง่าย ๆ คือ ถ้าวัสดุสองชิ้นมีขนาดเท่ากัน แต่ชิ้นหนึ่งหนักกว่า แสดงว่าชิ้นนั้นมีความหนาแน่นมากกว่า

น้ำก็มีความหนาแน่นของตัวเองเช่นกัน

หากวัตถุมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ มันจะลอย แต่ถ้ามีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ ก็มีแนวโน้มที่จะจม นี่คือหลักการเดียวกับที่ทำให้เรือเหล็กขนาดใหญ่ลอยน้ำได้ แม้เหล็กเองจะหนักกว่าน้ำมาก เพราะรูปทรงของเรือทำให้ความหนาแน่นโดยรวมต่ำลงและเกิดแรงพยุงเพียงพอ

สำหรับไม้ ความแตกต่างอยู่ที่โครงสร้างภายใน

ไม้ประกอบด้วยเซลล์จำนวนมาก ภายในเซลล์มีช่องว่างเล็ก ๆ ที่เคยใช้ลำเลียงน้ำและสารอาหารตอนต้นไม้ยังมีชีวิต ช่องว่างเหล่านี้มักมีอากาศอยู่ ทำให้ไม้หลายชนิดมีความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ จึงลอยได้

แต่ไม้ไม่ได้มีโครงสร้างเหมือนกันทุกชนิด

ไม้บางชนิดมีเนื้อแน่นมาก เซลล์เรียงตัวชิดกันและมีช่องอากาศน้อย ทำให้ความหนาแน่นสูงขึ้น บางชนิดจึงอาจจมน้ำได้ โดยเฉพาะไม้ที่ขึ้นชื่อว่าเป็นไม้เนื้อแข็งและมีน้ำมันหรือสารธรรมชาติสะสมอยู่มาก

อีกปัจจัยหนึ่งคือความชื้น

ไม้ที่เพิ่งตัดใหม่มักมีน้ำอยู่ภายในจำนวนมาก หากเป็นไม้ที่อุ้มน้ำได้ดี น้ำหนักจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด บางครั้งไม้ที่เคยลอยได้อาจลอยต่ำลง หรือในบางกรณีอาจจมเมื่อดูดซับน้ำเข้าไปนานพอ

ในทางกลับกัน ไม้ที่แห้งดีมักลอยน้ำได้ง่ายกว่า เพราะมีน้ำหนักลดลงและยังมีอากาศอยู่ในช่องว่างของเนื้อไม้

ขนาดของไม้ไม่ได้เป็นตัวกำหนดเสมอไป

ท่อนไม้ใหญ่สามารถลอยน้ำได้ หากความหนาแน่นต่ำกว่าน้ำ ขณะที่เศษไม้ชิ้นเล็กอาจจมได้ หากเป็นไม้ที่มีเนื้อแน่นมาก นั่นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมการดูจากขนาดเพียงอย่างเดียวจึงคาดเดาไม่ได้

รูปทรงก็มีผลอยู่บ้าง

ไม้ที่มีพื้นผิวกว้างอาจลอยตัวได้มั่นคงกว่า เพราะกระจายน้ำหนักได้ดี แต่สุดท้ายแล้ว หากเนื้อไม้มีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำ ต่อให้มีรูปร่างแบบไหนก็ยังมีโอกาสจมอยู่ดี

ถ้าเคยเดินเล่นริมทะเล จะเห็นท่อนไม้ลอยมาเกยฝั่งอยู่บ่อยครั้ง ส่วนใหญ่เป็นไม้ที่ยังลอยน้ำได้ แม้จะเดินทางผ่านแม่น้ำหรือทะเลมาเป็นระยะเวลานาน แต่หากเป็นไม้ที่ดูดน้ำเข้าไปมากเรื่อย ๆ หรือถูกสิ่งมีชีวิตทะเลเกาะจนหนักขึ้น ก็อาจค่อย ๆ จมลงในที่สุด

หลักการนี้ยังถูกนำไปใช้ในงานหลายด้าน ตั้งแต่การเลือกไม้สำหรับสร้างแพ การทำท่าเทียบเรือลอยน้ำ ไปจนถึงการออกแบบอุปกรณ์ช่วยพยุงตัว ซึ่งต้องคำนึงถึงความหนาแน่นของวัสดุเป็นสำคัญ

ดังนั้น เหตุผลที่ไม้บางชนิดลอยน้ำ แต่บางชนิดจมน้ำ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่ามันหนักหรือเบาเพียงอย่างเดียว แต่ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของเนื้อไม้ ปริมาณช่องอากาศภายใน ความชื้นที่สะสม และคุณสมบัติตามธรรมชาติของไม้แต่ละชนิด เมื่อนำทุกปัจจัยมารวมกัน จึงเกิดผลลัพธ์ที่เราเห็นว่าไม้บางท่อนลอยอยู่บนผิวน้ำ ขณะที่บางท่อนค่อย ๆ จมหายลงไป