Zakaj guma plava v vodi

Znanost o gostoti in vzgonu določa, ali bodo predmeti potonili ali plavali v vodi. Če je gostota predmeta večja od vode, bo potonil. Nasprotno, če je gostota predmeta manjša od vode, bo plaval. Pri gumi lebdi, ker je njena gostota veliko manjša od gostote vode.

Gostota je merilo mase mase predmeta za določeno prostornino. Masa se običajno meri v gramih, prostornina pa v kubičnih centimetrih. Bolj ko je objekt gost, bolj bo tehtal. Na primer, če ima objekt A gostoto 10 in objekt B gostoto 100; predmet B bo tehtal 10-krat toliko kot objekt A.

Arhimedovo načelo izjavlja, da je vzgonska sila na potopljeni objekt enaka masi tekočine, ki jo objekt izpodrine. Povedano drugače, če je masa predmeta manjša od mase vode, bo za dani volumen predmet vznesena sila navzgor na površje. Če je masa predmeta večja od mase vode, bo predmet za dani volumen potonil, ker vzgonska sila ni dovolj močna, da bi lahko podprla objekt.

Vzgon je odvisen od dveh dejavnikov: mase in prostornine. To sta ista dva dejavnika, ki določata gostoto predmeta. Za primerjavo relativnih mas predmeta in vode je treba iz enačbe odstraniti vprašanje prostornine. To dosežemo s primerjavo gostote predmeta z gostoto vode. Gostota vode, čeprav se nekoliko razlikuje glede na temperaturo, naj bi znašala 1 gram na kubični centimeter. S primerjavo te gostote z gostoto katerega koli drugega predmeta lahko ugotovimo, ali je relativna gostota predmeta večja ali nižja od gostote vode. Če je višja, bo potonila, če pa je nižja, bo plavala.

Gostota mehke gume je 0,11 grama na kubični centimeter. Če bi imeli gumijasto kocko s stranicami, ki so enake 10 centimetrom, bi bila njena prostornina 1000 kubičnih centimetrov. Masa te gumijaste kocke bi bila enaka njeni gostoti, pomnoženi s 1.000 ali 110 grami. Če bi to gumijasto kocko položili v vodo, bi izpodrinila 1.000 kubičnih centimetrov vode. Masa izpodrinjene vode bi bila enaka njeni gostoti, pomnoženi s 1000 ali 1000 grami. Arhimedovo načelo navaja, da bi guma plavala, ker bi bila vzgonska sila vode, enakovredna 1.000 gramov, večja od teže kocke gume, 110 gramov. Čeprav to dokazuje matematiko vzgona pnevmatike, je v resnici vse, kar potrebujete, preprosto primerjati njeno gostoto z gostoto vode, saj to iz enačbe popolnoma izvzame prostornino. Ker je gostota gume manjša od gostote vode, veste, da bo lebdela - ne glede na to, koliko gume potopite.