Tartalom
Minden folyadék folyadék, de érdekes módon nem minden folyadék folyadék. Bármi, ami áramolhat, például gáz, folyadék és felhajtó erőt hozhat létre. Úszóképesség akkor jelentkezik, ha egy tárgy alatt lévő nagyobb nyomású területek erőt gyakorolnak az alacsonyabb nyomású területek felé. A folyadék által kifejtett felhajtó erő mennyiségét az objektum térfogata és az Archimedes elv szerint határozza meg.
Pascal és nyomás
Mielőtt megértené, hogy a folyadéknyomás különbségei hogyan befolyásolhatják a felhajtóerőt, először meg kell értenie, hogyan viselkedik a nyomás a folyadékokban. A Pascals elve kimondja, hogy ha a nyomást egy zárt rendszer bármely pontján megváltoztatják, akkor a nyomásváltozás a rendszer minden pontján és minden irányában egyenlő lesz. Ez az elv teszi lehetővé a hidraulikus rendszerek működését. Azt is előírja, hogy egy folyadéktestben, ahol nincs olyan további tényező, amely befolyásolja a nyomást, a nyomás állandó és egyenletes marad. A Földön azonban általában legalább egy másik erő, amely a folyadék nyomásának változását okozza, és ez az erő a gravitáció.
Mélység és különbség
A gravitáció lefelé húz mindent, amelynek tömege van. Ezért, amikor a gravitáció lefelé húzódik egy folyadéktestre, a test felső részében lévő folyadék súlya felhalmozódik az alsó részek folyadékára, így fokozatosan növekszik a nyomás, amikor az adott folyadékon belül lefelé halad. Például, ha mélyen merülsz egy tóba, egyre nagyobb nyomást fog érezni a füledben - és talán még a testére is -, minél mélyebben merülsz. Ha abbahagyja az úszást lefelé, akkor az alatta lévő magasabb nyomás visszafelé nyomja az alacsonyabb nyomás felé. Ily módon a gravitáció nyomásdinamikát hozott létre, amely azt sugallja, hogy az alámerült tárgy alatt mindig nagyobb nyomás lesz, mint felette.
Archimedes és mennyiség
A görög filozófus és matematikus, Archimedes egy lépéssel tovább vette a nyomás ezt a megértését, és értelmezte, hogy egy folyadék miért gyakorol egy bizonyos mennyiségű felfelé irányuló erőt egy tárgyra, és az okozza, hogy az emelkedik és lebeg, vagy pedig lehetővé teszi, hogy süllyedjen. Megállapította, hogy a felfelé irányuló erő megegyezik az alámerült tárgy által kiszorított víz súlyával. Például a víz súlya egy gramm / cm3. Ha elmerül egy gömböt, amelynek térfogata 25 köbcentiméter, akkor 25 gramm vizet kell kiszorítania. Ezért a golyóra kapott felhajtóerő 25 Newton lesz (Newton olyan egységek, amelyek az erőt mérik). Ez a felhajtó erő mindig az elmozdult víz tömegén alapul, nem pedig a tárgy tömegén.
Sűrűség mint döntő
A sűrűség végső soron azt a tényezőt határozza meg, hogy egy tárgy lebeg-e, elsüllyed vagy semlegesen úszó marad-e folyadékban. Például, ha ez a 25 köbcentiméteres gömb üreges és levegővel tele van, akkor könnyebb lesz, mint az elmozdult 25 gramm víz, és lebeg. Ha a golyó sűrűbb anyagból, például vasból készül, akkor sokkal nehezebb lehet és gyorsan a víztest aljára süllyedhet. Ha pontosan 25 gramm súlyú gömböt merít, a felhajtóerő nem a felszínre vezet, hanem egyszerűen megakadályozza, hogy süllyedjen. Ez a golyó semleges úszóképességű marad a folyadék testében, amíg egy külső erő be nem hat.