Все жидкости являются жидкостями, но, что интересно, не все жидкости являются жидкостями. Все, что может течь, например газ, является жидкостью и может создавать выталкивающую силу. Плавучесть возникает, когда области с более высоким давлением под объектом прикладывают силу вверх к областям с более низким давлением. Однако величина выталкивающей силы, которую оказывает жидкость, определяется объемом объекта и в соответствии с принципом Архимеда.
Паскаль и давление
Прежде чем вы сможете понять, как разница в давлении жидкости может повлиять на плавучесть, вам нужно сначала понять, как давление ведет себя в жидкости. Принцип Паскаля гласит, что когда давление изменяется в любом месте внутри замкнутой системы, это изменение давления будет одинаково ощущаться в каждой точке внутри этой системы и во всех направлениях. Этот принцип позволяет гидравлическим системам функционировать. Это также означает, что внутри жидкого тела, где нет дополнительных факторов, влияющих на давление, давление будет оставаться постоянным и равномерным. Однако на Земле обычно существует по крайней мере еще одна сила, которая вызывает изменение давления жидкости, и эта сила - гравитация.
Глубина и разница
Гравитация тянет вниз все, что имеет массу. Следовательно, когда сила тяжести тянет вниз тело жидкости, вес жидкости в верхних частях тела накапливается в жидкости в нижних частях, создавая степень увеличения давления по мере того, как вы двигаетесь вниз внутри этого жидкость. Например, если вы нырнете глубоко в озеро, вы почувствуете, что давление в ушах - и, возможно, даже на ваше тело - увеличивается, чем глубже вы ныряете. Если вы перестанете плавать вниз, более высокое давление под вами подтолкнет вас обратно вверх в область более низкого давления. Таким образом, гравитация создала динамику давления, которая диктует, что всегда будет большее давление под погруженным объектом, чем над ним.
Архимед и сумма
Греческий философ и математик Архимед сделал еще один шаг вперед в понимании давления и нашел в нем смысл. о том, почему жидкость прикладывает определенное количество восходящей силы к объекту и заставляет его либо подниматься и плавать, либо позволять ему подниматься. раковина. Он определил, что направленная вверх сила равна весу воды, вытесненной погруженным объектом. Например, вода весит один грамм на кубический сантиметр. Если вы погрузите шар объемом 25 кубических сантиметров, вы вытесните 25 граммов воды. Следовательно, результирующая выталкивающая сила на этом шаре будет 25 Ньютонов (Ньютоны - единицы измерения силы). Однако эта подъемная сила всегда основана на массе вытесненной воды, а не на массе объекта.
Плотность как решающий фактор
Плотность - это, в конечном счете, фактор, определяющий, будет ли объект плавать, тонуть или оставаться в нейтральной плавучести в жидкости. Например, если этот шар объемом 25 кубических сантиметров полый и наполнен воздухом, он будет легче, чем 25 граммов воды, которые он вытеснил, и будет плавать. Если мяч сделан из более плотного материала, например железа, он может быть намного тяжелее и быстро опуститься на дно воды. Однако, если вы погрузите в воду мяч, который весит ровно 25 граммов, подъемная сила не поднимет его на поверхность, а просто не даст ему утонуть. Этот шар будет оставаться в нейтральной плавучести в теле жидкости до тех пор, пока на него не будет воздействовать внешняя сила.