Toate lichidele sunt lichide, dar interesant, nu toate lichidele sunt lichide. Orice lucru care poate curge - cum ar fi un gaz - este un fluid și poate crea o forță plutitoare. Flotabilitatea este cauzată atunci când zonele cu presiune mai mare sub un obiect exercită forță în sus către zonele cu presiune mai mică. Cu toate acestea, cantitatea de forță plutitoare pe care o exercită un fluid este determinată de volumul obiectului și conform principiului lui Arhimede.
Pascal și Presiune
Înainte de a putea înțelege modul în care diferențele de presiune a fluidelor pot afecta flotabilitatea, trebuie mai întâi să înțelegeți cum se comportă presiunea în fluide. Principiul lui Pascal afirmă că atunci când presiunea este schimbată în orice locație dintr-un sistem închis, această schimbare de presiune va fi resimțită în mod egal în fiecare punct al sistemului și în toate direcțiile. Acest principiu este cel care permite funcționarea sistemelor hidraulice. De asemenea, dictează că într-un corp de lichid în care nu există factori suplimentari care afectează presiunea, presiunea va rămâne constantă și uniformă. Cu toate acestea, pe Pământ există de obicei cel puțin o altă forță care determină o variație a presiunii unui fluid și această forță este gravitația.
Adâncime și diferență
Gravitația trage în jos pe tot ceea ce are masă. Prin urmare, atunci când gravitația trage în jos pe un corp de fluid, greutatea fluidului în părțile superioare ale corpului adunați fluidul în părțile inferioare, creând o presiune crescândă pe măsură ce vă deplasați în jos în interiorul acestuia fluid. De exemplu, dacă vă scufundați adânc într-un lac, veți simți o presiune crescândă în urechi - și poate chiar împotriva corpului - cu cât vă scufundați mai adânc. Dacă încetați să înotați în jos, presiunea mai mare de sub dvs. vă va împinge înapoi spre zona cu presiune mai mică. În acest fel gravitația a creat o dinamică de presiune care dictează că va exista întotdeauna o presiune mai mare sub un obiect scufundat decât deasupra acestuia.
Arhimede și Suma
Filozoful și matematicianul grec Arhimede a dus această înțelegere a presiunii cu un pas mai departe și a avut sens de ce un fluid aplică o anumită cantitate de forță ascendentă unui obiect și îl determină fie să se ridice și să plutească, fie să-i permită chiuvetă. El a stabilit că forța ascendentă era egală cu greutatea apei deplasate de obiectul scufundat. De exemplu, apa cântărește un gram pe centimetri cubi. Dacă scufundați o minge cu un volum de 25 de centimetri cubi, veți fi deplasat 25 de grame de apă. Prin urmare, forța plutitoare rezultată pe acea bilă va fi de 25 de Newtoni (Newtonii sunt unități care măsoară forța). Cu toate acestea, această forță plutitoare se bazează întotdeauna pe masa apei deplasate și nu pe masa obiectului.
Densitatea ca Decider
Densitatea este, în cele din urmă, factorul care determină dacă un obiect va pluti, se va scufunda sau va rămâne neutru într-un fluid. De exemplu, dacă acea bilă de 25 de centimetri cubi este goală și umplută cu aer, va fi mai ușoară decât cele 25 de grame de apă pe care le-a deplasat și va pluti. Dacă bila este realizată dintr-un material mai dens, cum ar fi fierul, ar putea fi mult mai grea și să se scufunde rapid până la fundul corpului de apă. Cu toate acestea, dacă scufundați o bilă care cântărește exact 25 de grame, forța plutitoare nu o va conduce până la suprafață, ci pur și simplu o va împiedica să se scufunde. Această bilă va rămâne neutră în corpul fluidului până când va fi acționată de o forță exterioară.