Науката за плътността и плаваемостта определя дали обектите ще потънат или ще плават във вода. Ако плътността на даден обект е по-голяма от водата, той ще потъне. И обратно, ако плътността на обекта е по-малка от водата, той ще плава. В случая на каучук той плава, защото плътността му е далеч по-малка от тази на водата.
Плътност
Плътността е мярка за това колко маса притежава даден обект за даден обем. Масата обикновено се измерва в грамове, а обемът в кубични сантиметри. Колкото по-плътен е обектът, толкова повече ще тежи. Например, ако обект A има плътност 10, а обект B има плътност 100; обект Б ще тежи 10 пъти повече от обект А.
Плаваемост
Принципът на Архимед декларира, че плаващата сила върху потопен обект е равна на теглото на течността, изместена от обекта. Казано по друг начин, ако масата на обекта е по-малка от масата на водата, за дадения обем обектът ще бъде принуден нагоре към повърхността от плаващата сила. Ако масата на обекта е по-голяма от масата на водата, за дадения обем обектът ще потъне, тъй като плаващата сила не е достатъчно силна, за да поддържа обекта.
Връзката на плътността с плаваемостта
Плаваемостта зависи от два фактора: маса и обем. Това са същите два фактора, които определят плътността на обекта. За да се сравнят относителните маси на обект и вода, въпросът за обема трябва да бъде премахнат от уравнението. Това се постига чрез сравняване на плътността на обекта с плътността на водата. Плътността на водата, макар и да варира леко в зависимост от температурата, се приема за 1 грам на кубичен сантиметър. Чрез сравняване на тази плътност с плътността на всеки друг обект, може да се определи дали относителната плътност на обекта е по-висока или по-ниска от тази на водата. Ако е по-високо, ще потъне, а ако е по-ниско, ще плава.
Каучук във вода
Плътността на меката гума е 0,11 грама на кубичен сантиметър. Ако имате гумен куб със страни, равни на 10 сантиметра, обемът му ще бъде 1000 кубически сантиметра. Масата на този гумен куб ще бъде равна на плътността му, умножена по 1000 или 110 грама. Ако този гумен куб се постави във вода, той ще измести 1000 кубически сантиметра вода. Масата на изместената вода ще бъде равна на нейната плътност, умножена по 1000 или 1000 грама. Принципът на Архимед гласи, че каучукът ще плава, защото плаващата сила на водата, еквивалентна на 1000 грама, ще бъде по-голяма от теглото на гумения куб, 110 грама. Докато това показва математиката зад плаваемостта на каучука, всичко, което наистина се изисква, е просто да се сравни плътността му с тази на водата, тъй като това изважда обема напълно от уравнението. Тъй като плътността на каучука е по-малка от тази на водата, вие знаете, че тя ще плава - без значение колко каучук потапяте.
