Всі рідини є рідинами, але що цікаво, не всі рідини є рідинами. Все, що може текти, наприклад газ, є рідиною і може створити плавучу силу. Плавучість виникає, коли ділянки більш високого тиску під об’єктом діють із силою вгору до областей нижчого тиску. Однак величина плавучої сили, яку надає рідина, визначається об'ємом об'єкта та за принципом Архімеда.
Паскаль і тиск
Перш ніж ви зможете зрозуміти, як різниця в тиску рідини може вплинути на плавучість, спочатку потрібно зрозуміти, як поводиться тиск у рідинах. Принцип Паскаля стверджує, що коли тиск змінюється в будь-якому місці всередині закритої системи, ця зміна тиску буде відчуватися однаково в кожній точці цієї системи та в усіх напрямках. Цей принцип є тим, що дозволяє гідравлічним системам функціонувати. Це також диктує, що в тілі рідини, де відсутні додаткові фактори, що впливають на тиск, тиск залишатиметься постійним і рівномірним. Однак на Землі, як правило, існує принаймні ще одна сила, яка спричиняє різницю в тиску рідини, і ця сила є силою тяжіння.
Глибина і різниця
Гравітація тягне вниз на все, що має масу. Отже, коли сила тяжіння тягне вниз на тіло рідини, вага рідини у верхніх частинах тіла накопичуйте рідину в нижніх частинах, створюючи ступінь зростаючого тиску, коли ви рухаєтесь всередині цього рідина. Наприклад, якщо ви зануртесь глибоко в озеро, ви відчуєте посилення тиску у вухах - і, можливо, навіть на ваше тіло - чим глибше ви пірнаєте. Якщо ви перестанете плавати вниз, вищий тиск нижче вас підштовхне назад вгору в область нижчого тиску. Таким чином гравітація створила динаміку тиску, яка диктує, що під зануреним об’єктом завжди буде більший тиск, ніж над ним.
Архімед і сума
Грецький філософ і математик Архімед зробив це розуміння тиску ще на крок далі і зрозумів про те, чому рідина застосовує певну кількість висхідної сили до предмета і змушує його підніматися і плавати, або дозволяє йому це робити раковина. Він визначив, що сила вгору дорівнює вазі води, витісненої зануреним об'єктом. Наприклад, вода важить один грам на кубічний сантиметр. Якщо занурити кульку об’ємом 25 кубічних сантиметрів, ви витіснили 25 грам води. Отже, результуюча плавуча сила на цій кулі становитиме 25 ньютонів (ньютони - це одиниці вимірювання сили). Ця плавуча сила завжди базується на масі витісненої води, однак, а не на масі об'єкта.
Щільність як Вирішувач
Щільність - це, зрештою, фактор, який визначає, чи буде об’єкт плавати, тонути чи залишатися нейтрально плавучим у рідині. Наприклад, якщо ця куля 25 кубічних сантиметрів порожня і наповнена повітрям, вона буде легшою за 25 грам води, яку вона витіснила, і буде плавати. Якщо куля зроблена з більш щільного матеріалу, такого як залізо, вона може бути набагато важчою і швидко опуститися на дно водойми. Якщо ви занурте кульку вагою рівно 25 грамів, виштовхуюча сила не виведе її на поверхню, а просто утримає від опускання. Ця кулька залишатиметься нейтрально плавучою в тілі рідини, доки на неї не вплине зовнішня сила.
