La scienza della densità e della galleggiabilità determina se gli oggetti affonderanno o galleggeranno nell'acqua. Se la densità di un oggetto è maggiore dell'acqua, affonderà. Al contrario, se la densità di un oggetto è inferiore all'acqua, galleggerà. Nel caso della gomma, galleggia perché la sua densità è molto inferiore a quella dell'acqua.
Densità
La densità è una misura di quanta massa possiede un oggetto per un dato volume. La massa viene generalmente misurata in grammi e il volume in centimetri cubi. Più un oggetto è denso, più peserà. Ad esempio, se l'oggetto A ha una densità di 10 e l'oggetto B ha una densità di 100; l'oggetto B peserà 10 volte di più dell'oggetto A.
galleggiabilità
Il principio di Archimede dichiara che la forza di galleggiamento su un oggetto sommerso è uguale al peso del fluido spostato dall'oggetto. Detto in altro modo, se la massa dell'oggetto è inferiore alla massa dell'acqua, per il volume dato, l'oggetto sarà spinto verso l'alto in superficie dalla forza di galleggiamento. Se la massa dell'oggetto è maggiore della massa dell'acqua, per il volume dato, l'oggetto affonderà perché la forza di galleggiamento non è abbastanza forte da sostenere l'oggetto.
Relazione della densità con la galleggiabilità
La galleggiabilità dipende da due fattori: massa e volume. Questi sono gli stessi due fattori che determinano la densità di un oggetto. Per confrontare le masse relative di un oggetto e dell'acqua, la questione del volume deve essere rimossa dall'equazione. Ciò si ottiene confrontando la densità dell'oggetto con la densità dell'acqua. Si presume che la densità dell'acqua, sebbene vari leggermente a seconda della temperatura, sia di 1 grammo per centimetro cubo. Confrontando questa densità con la densità di qualsiasi altro oggetto, è possibile determinare se la densità relativa dell'oggetto è superiore o inferiore a quella dell'acqua. Se è più alto, affonderà, e se è più basso, galleggerà.
Gomma nell'acqua
La densità della gomma morbida è di 0,11 grammi per centimetro cubo. Se avessi un cubo di gomma con i lati pari a 10 centimetri, il suo volume sarebbe di 1.000 centimetri cubi. La massa di questo cubo di gomma sarebbe uguale alla sua densità moltiplicata per 1.000, o 110 grammi. Se questo cubo di gomma fosse messo in acqua, sposterebbe 1.000 centimetri cubi di acqua. La massa dell'acqua spostata sarebbe uguale alla sua densità moltiplicata per 1.000, ovvero 1.000 grammi. Il principio di Archimede afferma che la gomma galleggerebbe perché la forza di galleggiamento dell'acqua, equivalente a 1.000 grammi, sarebbe maggiore del peso del cubo di gomma, 110 grammi. Mentre questo dimostra la matematica dietro la galleggiabilità della gomma, tutto ciò che è veramente richiesto è semplicemente confrontare la sua densità con quella dell'acqua, poiché questo toglie il volume completamente dall'equazione. Poiché la densità della gomma è inferiore a quella dell'acqua, sai che galleggerà, indipendentemente dalla quantità di gomma che sommergi.