Conţinut
Toate lichidele sunt lichide, dar interesant, nu toate lichidele sunt lichide. Orice lucru care poate curge - cum ar fi un gaz - este un fluid și poate crea o forță flotantă. Flotabilitatea este cauzată atunci când zonele cu presiune mai mare de sub un obiect exercită forță în sus spre zone cu presiune mai mică. Cantitatea de forță flotantă pe care o exercită un fluid este însă determinată de volumul obiectelor și conform principiului Arhimede.
Pascal și presiune
Înainte de a înțelege modul în care diferențele de presiune a fluidului pot afecta flotabilitatea, mai întâi trebuie să înțelegeți cum se comportă presiunea în lichide. Principiul Pascals afirmă că atunci când presiunea este schimbată în orice locație din cadrul unui sistem închis, această schimbare a presiunii se va simți în mod egal în fiecare punct din sistemul respectiv și în toate direcțiile. Acest principiu este acela care permite funcționarea sistemelor hidraulice. De asemenea, dictează că în interiorul unui corp de lichid unde nu există factori suplimentari care afectează presiunea, presiunea va rămâne constantă și uniformă. Totuși, pe Pământ, există de obicei cel puțin o altă forță care provoacă o variație în presiunea unui fluid, iar această forță este gravitația.
Adâncime și diferență
Gravitatea trage în jos asupra a tot ceea ce are masă. Prin urmare, atunci când gravitația trage în jos pe un corp de fluid, greutatea fluidului din părțile superioare ale corpului se îngrămădește pe fluidul din părțile inferioare, creând un grad de presiune în creștere pe măsură ce vă deplasați în jos în interiorul acelui fluid. De exemplu, dacă vă aruncați adânc într-un lac, veți simți o presiune crescândă în urechile voastre - și poate chiar împotriva corpului vostru - cu cât vă cufundați mai adânc. Dacă opriți înotul în jos, presiunea mai mare de sub dvs. vă va împinge înapoi spre zona de presiune mai mică. În acest fel, gravitația a creat o dinamică a presiunii care dictează că va exista întotdeauna o presiune mai mare sub un obiect scufundat decât deasupra lui.
Arhimede și Suma
Filozoful și matematicianul grecesc Arhimede a luat această înțelegere a presiunii cu un pas mai departe și a dat sens de ce un fluid aplică o anumită cantitate de forță ascendentă unui obiect și îl determină fie să se ridice, să plutească, fie să-i permită să se scufunde. El a stabilit că forța ascendentă era egală cu greutatea apei deplasate de obiectul scufundat. De exemplu, apa cântărește un gram pe centimetri cubi. Dacă scufundați o bilă cu un volum de 25 de centimetri cubi, veți avea deplasat 25 de grame de apă. Prin urmare, forța flotantă rezultată pe bilă va fi de 25 Newton (Newtonii sunt unități care măsoară forța). Această forță flotantă se bazează întotdeauna pe masa apei deplasate, însă nu pe masa obiectului.
Densitatea ca Decider
Densitatea este în cele din urmă factorul care determină dacă un obiect va pluti, se va scufunda sau va rămâne neutru într-un fluid. De exemplu, dacă acea bilă de 25 de centimetri cubi este goală și umplută cu aer, aceasta va fi mai ușoară decât cele 25 de grame de apă pe care le-a deplasat și va pluti. Dacă bila este realizată dintr-un material mai dens, cum ar fi fierul, s-ar putea să fie mult mai grea și să se scufunde rapid până la fundul corpului de apă. Dacă scufundați o bilă care cântărește exact 25 de grame, totuși, forța flotantă nu o va conduce la suprafață, ci pur și simplu o va împiedica să se scufunde. Această bilă va rămâne neutru flotantă în corpul fluidului până când va acționa de o forță exterioară.