Știința densității și a flotabilității determină dacă obiectele se vor scufunda sau plutesc în apă. Dacă densitatea unui obiect este mai mare decât apa, se va scufunda. În schimb, dacă densitatea unui obiect este mai mică decât apa, acesta va pluti. În cazul cauciucului, acesta plutește deoarece densitatea sa este mult mai mică decât cea a apei.
Densitate
Densitatea este o măsură a cantității de masă pe care o are un obiect pentru un volum dat. Masa este de obicei măsurată în grame, iar volumul în centimetri cubi. Cu cât un obiect este mai dens, cu atât va cântări mai mult. De exemplu, dacă obiectul A are o densitate de 10 și obiectul B are o densitate de 100; obiectul B va cântări de 10 ori mai mult decât obiectul A.
Plutire
Principiul lui Arhimede declară că forța flotantă asupra unui obiect scufundat este egală cu greutatea fluidului deplasat de obiect. Într-un alt mod, dacă masa obiectului este mai mică decât masa apei, pentru volumul dat, obiectul va fi forțat în sus la suprafață de forța plutitoare. Dacă masa obiectului este mai mare decât masa apei, pentru volumul dat, obiectul se va scufunda, deoarece forța plutitoare nu este suficient de puternică pentru a susține obiectul.
Relația densității cu flotabilitatea
Flotabilitatea depinde de doi factori: masa și volumul. Aceștia sunt aceiași doi factori care determină densitatea unui obiect. Pentru a compara masele relative ale unui obiect și ale apei, problema volumului trebuie eliminată din ecuație. Acest lucru se realizează prin compararea densității obiectului cu densitatea apei. Densitatea apei, deși variază ușor în funcție de temperatură, se presupune că este de 1 gram pe centimetru cub. Comparând această densitate cu densitatea oricărui alt obiect, se poate determina dacă densitatea relativă a obiectului este mai mare sau mai mică decât cea a apei. Dacă este mai mare, se va scufunda și, dacă este mai jos, va pluti.
Cauciuc în apă
Densitatea cauciucului moale este de 0,11 grame pe centimetru cub. Dacă ați avea un cub de cauciuc cu laturile egale cu 10 centimetri, volumul său ar fi de 1.000 de centimetri cubi. Masa acestui cub de cauciuc ar fi egală cu densitatea sa înmulțită cu 1.000 sau 110 grame. Dacă acest cub de cauciuc ar fi introdus în apă, acesta ar deplasa 1.000 de centimetri cubi de apă. Masa apei deplasate ar fi egală cu densitatea sa înmulțită cu 1.000 sau 1.000 de grame. Principiul lui Arhimede afirmă că cauciucul ar pluti, deoarece forța plutitoare a apei, echivalentă cu 1.000 de grame, ar fi mai mare decât greutatea cubului de cauciuc, 110 grame. În timp ce acest lucru demonstrează matematica din spatele flotabilității cauciucului, tot ceea ce este cu adevărat necesar este să-i comparăm pur și simplu densitatea cu cea a apei, deoarece acest lucru scoate volumul complet din ecuație. Deoarece densitatea cauciucului este mai mică decât cea a apei, știți că va pluti - indiferent cât de mult cauciuc scufundați.