Kauçuk Neden Suda Yüzer?

Yoğunluk ve kaldırma kuvveti bilimi, nesnelerin suda batacağını veya yüzeceğini belirler. Bir cismin yoğunluğu sudan büyükse batar. Tersine, bir nesnenin yoğunluğu sudan azsa, yüzer. Kauçuk durumunda, yoğunluğu sudan çok daha az olduğu için yüzer.

Yoğunluk, belirli bir hacim için bir nesnenin ne kadar kütleye sahip olduğunun bir ölçüsüdür. Kütle tipik olarak gram cinsinden, hacim ise santimetreküp cinsinden ölçülür. Bir nesne ne kadar yoğunsa, o kadar ağır olacaktır. Örneğin, A nesnesinin yoğunluğu 10 ve B nesnesinin yoğunluğu 100 ise; B nesnesi, A nesnesinden 10 kat daha ağır olacaktır.

Arşimet ilkesi, suya batmış bir nesne üzerindeki kaldırma kuvvetinin, nesne tarafından yer değiştiren sıvının ağırlığına eşit olduğunu beyan eder. Başka bir deyişle, verilen hacim için cismin kütlesi suyun kütlesinden azsa, cisim kaldırma kuvveti tarafından yüzeye doğru zorlanacaktır. Verilen hacimde cismin kütlesi suyun kütlesinden büyükse cisim batar çünkü kaldırma kuvveti cismi destekleyecek kadar güçlü değildir.

Kaldırma kuvveti iki faktöre bağlıdır: kütle ve hacim. Bunlar, bir nesnenin yoğunluğunu belirleyen aynı iki faktördür. Bir nesnenin ve suyun göreli kütlelerini karşılaştırmak için hacim konusu denklemden çıkarılmalıdır. Bu, nesnenin yoğunluğunu suyun yoğunluğu ile karşılaştırarak gerçekleştirilir. Suyun yoğunluğu, sıcaklığa bağlı olarak biraz değişse de, santimetre küp başına 1 gram olduğu varsayılmaktadır. Bu yoğunluğu başka herhangi bir nesnenin yoğunluğuyla karşılaştırarak, nesnenin göreli yoğunluğunun suyunkinden daha yüksek veya daha düşük olup olmadığı belirlenebilir. Daha yüksekse batar, daha düşükse yüzer.

Yumuşak kauçuğun yoğunluğu santimetreküp başına 0.11 gramdır. Kenarları 10 santimetreye eşit bir kauçuk küpünüz olsaydı, hacmi 1.000 santimetreküp olurdu. Bu kauçuk küpün kütlesi, yoğunluğunun 1.000 veya 110 gram ile çarpımına eşit olacaktır. Bu kauçuk küp suya konulursa, 1.000 santimetreküp suyun yerini alır. Yer değiştiren suyun kütlesi, yoğunluğunun 1.000 veya 1.000 gram ile çarpımına eşit olacaktır. Arşimet ilkesi, kauçuğun yüzeceğini, çünkü suyun 1000 grama eşdeğer kaldırma kuvvetinin, 110 gramlık kauçuk küpün ağırlığından daha büyük olacağını belirtir. Bu, kauçuğun kaldırma kuvvetinin ardındaki matematiği gösterse de, gerçekten gerekli olan tek şey yoğunluğunu suyun yoğunluğuyla karşılaştırmaktır, çünkü bu, hacmi denklemden tamamen çıkarır. Kauçuğun yoğunluğu sudan daha az olduğu için, ne kadar kauçuğa batırırsanız batırın onun yüzeceğini bilirsiniz.