Зміст
Всі рідини - це рідини, але що цікаво, не всі рідини - це рідини. Все, що може текти - наприклад, газ - є рідиною і може створювати плавучу силу. Плавучість викликається, коли ділянки більш високого тиску під предметом чинять силу вгору до областей нижчого тиску. Кількість плавучої сили, яку чинить рідина, визначається об'ємом об'єктів і за принципом Архімеда.
Паскаль і тиск
Перш ніж зрозуміти, як різниця тиску рідини може впливати на плавучість, спочатку потрібно зрозуміти, як тиск поводиться в рідинах. Принцип Паскаля стверджує, що коли тиск змінюється в будь-якому місці закритої системи, то зміна тиску буде відчуватися однаково в кожній точці цієї системи та в усіх напрямках. Цей принцип такий, що дозволяє працювати гідравлічним системам. Це також диктує, що всередині тіла рідини, де немає додаткових факторів, що впливають на тиск, тиск залишатиметься постійним і рівним. Однак на Землі, як правило, існує принаймні одна сила, яка викликає відхилення тиску рідини, і ця сила є гравітацією.
Глибина та різниця
Гравітація тягне вниз все, що має масу. Тому, коли гравітація тягне вниз тіло рідини, вага рідини у верхніх частинах тіла нагромаджується на рідину в нижніх частинах, створюючи ступінь підвищення тиску, коли ви рухаєтесь вниз в межах цієї рідини. Наприклад, якщо ви пірнаєте глибоко в озеро, ви відчуєте зростаючий тиск у вухах - а можливо, навіть і проти свого тіла - чим глибше ви зануритесь. Якщо ви перестанете плавати вниз, то вищий тиск нижче вас підштовхне назад до області нижчого тиску. Таким чином гравітація створила динаміку тиску, яка диктує, що під зануреним об'єктом завжди буде більший тиск, ніж над ним.
Архімед і сума
Грецький філософ і математик Архімед зробив це розуміння тиску ще на крок далі, і мав сенс з того, чому рідина застосовує певну величину сили вгору до предмета і змушує його або підніматися, і пливати, або дозволяє йому потонути. Він визначив, що сила вгору дорівнює вазі води, витісненої зануреним предметом. Наприклад, вода важить один грам на кубічний сантиметр. Якщо ви занурите кулю об’ємом 25 кубічних сантиметрів, ви будете витіснити 25 грам води. Отже, отримана плавуча сила на цю кулю становитиме 25 ньютонів (ньютони - це одиниці, які вимірюють силу). Ця плавуча сила завжди заснована на масі витісненої води, однак, а не на масі об'єкта.
Щільність як рішуча
Щільність - це в кінцевому рахунку фактор, який визначає, чи буде предмет плавати, тонути чи залишатися нейтрально плаваючим у рідині. Наприклад, якщо куля на 25 кубічних сантиметрів порожниста і наповнена повітрям, вона буде легшою, ніж 25 грам води, яку вона витіснила, і буде плавати. Якщо кулька зроблена з щільнішого матеріалу, такого як залізо, воно може бути набагато важче і швидко опуститися на дно водойми. Якщо ви занурите кулю, яка важить рівно 25 грам, проте, плавуча сила не підведе її до поверхні, а просто убереже від затоплення. Ця куля залишатиметься нейтрально плаваючою в тілі рідини, поки діятиме зовнішня сила.