Veda o hustote a vztlaku určuje, či sa predmety potopia alebo vznášajú vo vode. Ak je hustota objektu väčšia ako voda, ponorí sa. Naopak, ak je hustota objektu menšia ako voda, bude plávať. V prípade gumy pláva, pretože jej hustota je oveľa menšia ako hustota vody.
Hustota
Hustota je mierka toho, koľko hmoty má predmet pre daný objem. Hmotnosť sa zvyčajne meria v gramoch a objem v kubických centimetroch. Čím je predmet hustejší, tým viac bude vážiť. Napríklad ak má objekt A hustotu 10 a objekt B má hustotu 100; objekt B bude vážiť 10-krát viac ako objekt A.
Vztlak
Archimedov princíp deklaruje, že vztlaková sila na ponorený objekt sa rovná hmotnosti kvapaliny vytlačenej objektom. Inak povedané, ak je hmotnosť predmetu menšia ako hmotnosť vody, pre daný objem bude predmet vynútený vznášajúcou sa silou nahor na povrch. Ak je hmotnosť predmetu väčšia ako hmotnosť vody, pre daný objem sa predmet potopí, pretože vztlaková sila nie je dostatočne silná na to, aby predmet uniesla.
Vzťah hustoty s vztlakom
Vztlak závisí od dvoch faktorov: hmotnosti a objemu. Ide o rovnaké dva faktory, ktoré určujú hustotu objektu. Na porovnanie relatívnych hmotností objektu a vody je potrebné z rovnice odstrániť otázku objemu. To sa dosiahne porovnaním hustoty objektu s hustotou vody. Hustota vody sa síce mierne líši v závislosti od teploty, predpokladá sa však 1 gram na centimeter kubický. Porovnaním tejto hustoty s hustotou ktoréhokoľvek iného objektu sa dá určiť, či je relatívna hustota objektu vyššia alebo nižšia ako hustota vody. Ak je vyššia, potopí sa a ak je nižšia, bude plávať.
Guma vo vode
Hustota mäkkej gumy je 0,11 gramu na kubický centimeter. Keby ste mali gumovú kocku so stranami rovnými 10 centimetrov, jej objem by bol 1 000 kubických centimetrov. Hmotnosť tejto gumenej kocky by sa rovnala jej hustote vynásobenej 1 000 alebo 110 gramami. Keby bola táto gumená kocka umiestnená do vody, vytlačila by 1 000 kubických centimetrov vody. Hmotnosť vytlačenej vody by sa rovnala jej hustote vynásobenej 1 000 alebo 1 000 gramami. Archimedov princíp hovorí, že guma by plávala, pretože vztlaková sila vody, ekvivalentná 1 000 gramom, by bola väčšia ako hmotnosť gumovej kocky, 110 gramov. Aj keď to demonštruje matematiku, ktorá stojí za vztlakom gumy, je skutočne potrebné iba porovnať jej hustotu s hustotou vody, pretože to úplne vylučuje objem z rovnice. Pretože hustota gumy je menšia ako hustota vody, viete, že bude plávať - bez ohľadu na to, koľko gumy ponoríte.