Kako razlike u tlaku tekućine stvaraju uzgon?

Sve tekućine su tekućine, ali zanimljivo je da nisu sve tekućine tekućine. Sve što može teći - poput plina - tekućina je i može stvoriti poletnu silu. Uzgon nastaje kada područja s većim tlakom ispod predmeta djeluju silom prema područjima s nižim tlakom. Količina poletne sile koju tekućina vrši, međutim, određuje se volumenom predmeta i prema Arhimedovom principu.

Prije nego što shvatite kako razlike u tlaku tekućine mogu utjecati na uzgon, prvo morate razumjeti kako se tlak ponaša u tekućinama. Pascalovo načelo kaže da će se promjena tlaka na bilo kojem mjestu unutar zatvorenog sustava osjetiti podjednako u svakoj točki tog sustava i u svim smjerovima. To je načelo koje omogućuje rad hidrauličkih sustava. Također nalaže da će unutar tijela s tekućinom, gdje nema dodatnih čimbenika koji utječu na tlak, tlak ostati konstantan i ujednačen. Međutim, na Zemlji obično postoji barem još jedna sila koja uzrokuje varijaciju tlaka tekućine, a ta sila je gravitacija.

Gravitacija vuče prema dolje na sve što ima masu. Stoga, kada gravitacija vuče tijelo tekućine prema dolje, težina tekućine u gornjim dijelovima tijela gomilajte tekućinu u donjim dijelovima, stvarajući stupanj sve većeg pritiska dok se unutar nje krećete prema dolje tekućina. Na primjer, ako zaronite duboko u jezero, osjetit ćete sve veći pritisak u ušima - a možda čak i na svoje tijelo - što dublje zaronite. Ako prestanete plivati ​​prema dolje, viši tlak ispod vas će vas gurnuti natrag prema području nižeg tlaka. Na taj je način gravitacija stvorila dinamiku pritiska koja nalaže da će uvijek biti veći pritisak ispod potopljenog objekta nego iznad njega.

Grčki filozof i matematičar Arhimed pomaknuo se s tim shvaćanjem pritiska korak dalje i smislio zašto tekućina primjenjuje određenu silu prema gore na objekt i uzrokuje da se on digne i pluta ili mu to dopušta umivaonik. Utvrdio je da je sila prema gore jednaka težini vode koju istiskuje potopljeni objekt. Primjerice, voda teži jedan gram po kubnim centimetrima. Ako potopite kuglu zapremine 25 kubnih centimetara, istisnut ćete 25 grama vode. Stoga će rezultirajuća poletna sila na toj kugli biti 25 Njutna (Njutni su jedinice koje mjere silu). Ta se poletna sila uvijek temelji na masi istisnute vode, a ne na masi predmeta.

Gustoća je u konačnici faktor koji određuje hoće li objekt plutati, potonuti ili ostati neutralno plivajući u tekućini. Na primjer, ako je ta kubična kuglica centimetar šuplja i napunjena zrakom, bit će lakša od 25 grama vode koju je istisnula i plutat će. Ako je lopta izrađena od gušćeg materijala, poput željeza, mogla bi biti puno teža i brzo se spustiti na dno vodene površine. Ako, međutim, potopite kuglu tešku točno 25 grama, uzletna sila neće je izbaciti na površinu, već je jednostavno spriječiti da potone. Ova će kuglica ostati neutralno poletna u tijelu tekućine sve dok na nju ne djeluje vanjska sila.