Kaikki nesteet ovat nesteitä, mutta mielenkiintoista on, että kaikki nesteet eivät ole nesteitä. Kaikki, mikä voi virrata, kuten kaasu, on nestettä ja voi luoda kelluvaa voimaa. Kelluvuus aiheutuu, kun kohteen alapuolella olevat korkeamman paineen alueet kohdistavat voimaa ylöspäin kohti alemman paineen alueita. Nesteen käyttämän kelluvan voiman määrä määräytyy kuitenkin kohteen tilavuuden mukaan ja Archimedesin periaatteen mukaisesti.
Pascal ja paine
Ennen kuin ymmärrät, kuinka nestepaine-erot voivat vaikuttaa kelluvuuteen, sinun on ensin ymmärrettävä, miten paine käyttäytyy nesteissä. Pascalin periaate toteaa, että kun painetta muutetaan missä tahansa suljetussa järjestelmässä, paineen muutos tuntuu tasaisesti järjestelmän kaikissa pisteissä ja kaikkiin suuntiin. Tämä periaate sallii hydraulijärjestelmien toiminnan. Se sanelee myös, että nesteessä, jossa ei ole muita paineeseen vaikuttavia tekijöitä, paine pysyy vakiona ja tasaisena. Maan päällä on kuitenkin yleensä ainakin yksi muu voima, joka aiheuttaa varianssin nesteen paineessa, ja tämä voima on painovoima.
Syvyys ja ero
Painovoima vetää alas kaiken, jolla on massa. Siksi, kun painovoima vetää alaspäin nestekappaletta, nesteen paino kehon yläosissa kasaaa alaosissa olevaa nestettä, mikä luo kasvavan paineen, kun liikkut alaspäin sen sisällä nestettä. Esimerkiksi, jos sukelat syvälle järveen, tunnet kasvavan paineen korvissasi - ja ehkä jopa kehoasi vastaan - mitä syvemmälle sukellat. Jos lopetat uinnin alaspäin, korkeampi paine alapuolella työntää sinut takaisin kohti alemman paineen aluetta. Tällä tavalla painovoima on luonut painedynamiikan, joka sanelee, että veden alla olevan kohteen alla on aina suurempi paine kuin sen yläpuolella.
Arkhimedes ja määrä
Kreikkalainen filosofi ja matemaatikko Archimedes otti tämän paineen ymmärtämisen askeleen pidemmälle ja järjesti sen miksi neste kohdistaa tietyn määrän ylöspäin suuntautuvaa voimaa esineeseen ja saa sen joko nousemaan ja kellumaan tai sallimaan sen pesuallas. Hän totesi, että ylöspäin suuntautuva voima oli yhtä suuri kuin veden paino, jonka upotettu esine oli syrjäyttänyt. Esimerkiksi vesi painaa yhden gramman kuutiosenttimetriä kohti. Jos upotat pallon, jonka tilavuus on 25 kuutiosenttimetriä, olet syrjäyttänyt 25 grammaa vettä. Siksi tuloksena oleva kelluva voima tälle pallolle on 25 Newtonia (Newtonit ovat voimaa mittaavia yksiköitä). Tämä kelluva voima perustuu kuitenkin aina syrjäytetyn veden massaan eikä kohteen massaan.
Tiheys päättäjänä
Tiheys on viime kädessä tekijä, joka määrittää, kelluu esine kelluu, uppoaa vai pysyykö se neutraalisti kelluvana nesteessä. Esimerkiksi, jos tämä 25 kuutiosenttimetrin pallo on ontto ja täynnä ilmaa, se on kevyempi kuin 25 grammaa vettä, jonka se on siirtänyt, ja kelluu. Jos pallo on valmistettu tiheämmästä materiaalista, kuten raudasta, se voi olla paljon painavampi ja uppoaa nopeasti vesimuodostuman pohjaan. Jos upotat pallon, joka painaa tarkalleen 25 grammaa, kelluva voima ei kuitenkaan aja sitä pintaan, vaan yksinkertaisesti estää sen uppoamisen. Tämä pallo pysyy neutraalisti kelluvana nesteen rungossa, kunnes ulkopuolinen voima vaikuttaa siihen.