Плавучесть определяет, будет ли объект плавать или тонуть. Он измеряет разницу плотности объекта и жидкости или газа, который он вытесняет. Плавучесть измеряет две конкурирующие силы. Одна сила - это давление объекта на жидкость, направленное вниз. Другая сила - это давление жидкости на объект, направленное вверх.
Открытие плавучести приписывают греческому математику Архимеду (ок. 287-212 гг. До н.э.). Сравнивая вес предположительно золотой короны царя с другими веществами, Архимед уронил корону в воду. Он заметил, что несколько золотых монет быстрее опускались на дно его ванны. Плавучесть применима ко многим параметрам - от судов, исследующих дно океана, до метеорологических аэростатов, собирающих данные высоко в стратосфере Земли. Три типа плавучести: положительная, отрицательная и нейтральная.
Положительная плавучесть возникает, когда объект легче, чем жидкость, которую он вытесняет. Объект будет плавать, потому что подъемная сила больше веса объекта. Пловец испытывает большую плавучесть. Мертвое море в Израиле славится тем, что привлекает плавающих туристов. Морская вода менее плотная, чем пресная, и обеспечивает большую плавучесть. Плавучая и чистая силы - это не одно и то же. Объем и плотность объекта определяют его плавучесть.
Отрицательная плавучесть возникает, когда объект плотнее, чем жидкость, которую он вытесняет. Объект утонет, потому что его вес превышает подъемную силу. Подводная лодка предназначена для работы под водой, накапливая и сбрасывая воду через балластные цистерны. Если дана команда спуститься, цистерны забирают воду и увеличивают плотность судна. Архимед обнаружил, что корона царя была сделана из вещества, менее плавучего, чем затонувшие золотые монеты.
Нейтральная плавучесть возникает, когда вес объекта равен массе, которую он вытесняет. Аквалангист обучается методам регулирования плавучести под водой. Горизонтальное плавание и глубокие, длинные вдохи позволяют дайверу двигаться вперед, а не вверх. Рыба контролирует плавучесть с помощью внутреннего плавательного пузыря. Как и в случае с подводной лодкой, баллон наполнен газом для изменения плавучести.
Плавучесть определяет легкость полета воздушного шара. Водород, гелий и горячий воздух - идеальные газы для аэростатной авиации. В отличие от жидкостей и твердых тел, молекулы газа разнесены дальше друг от друга. Это пустое пространство увеличивает объем и уменьшает плотность. Астрономы используют беспилотные воздушные шары для получения четких снимков космоса.