Плавучесть тела: что это и от чего зависит

Плавучесть - это способность тела удерживаться на поверхности жидкости или на некотором уровне внутри. Наша глобальная задача - понять, почему корабли не тонут. Для этого проведем простой эксперимент: погрузим в емкость с водой пластилиновый шар. А потом сформируем из шара примитивную лодку. В первом случае предмет утонет, а во втором останется плавать. Почему так произошло? Давайте разбираться.

Материалы:

• банка с водой;
• пластилин.

Ход работы:

Сформируем пластилиновый шарик и забросим в банку с водой. Шарик сразу пойдет ко дну. Достанем его, хорошо вымесим и сформируем лодочку или лепесток с приподнятыми краями. Лодочка останется на поверхности воды, она будет стабильно плавать, пока внутрь не попадет вода. Так же ведет себя настоящий корабль.

Есть две причины, объясняющие разное поведение одинакового по весу куска пластилина.

Причина 1 - плавучесть зависит от формы. Чем больше воды вытесняет предмет во время погружения, тем с большей силой он выталкивается вверх. Пластилиновая лодка сразу вытесняет воду не только своим распластанным телом, но и пустотами, то есть выжимает больший вес воды, чем она сама. Выталкивающая сила превышает вес лодки. Поэтому маленький кораблик (и большой корабль) держится на поверхности.

Если погружать пластилин шариком, погружной объем будет меньше чем весь шарик. То же самое случается с кораблем, который вертикально уходит на дно. Выталкивающей силы недостаточно, чтобы удержать предмет на поверхности.

Причина 2 - плавучесть зависит от плотности тела. Плотность - это отношение массы тела к объему. Гидростатическая сила воды удержит только такое тело, плотность которого меньше плотности воды. Корабли не тонут именно благодаря воздушным полостям, находящимся внутри конструкции.

Интересный факт. Это свойство воды помогает подводной лодке погружаться и всплывать. В фазе погружения воздушные полости заполняются водой, а для сближения с поверхностью воду вытесняет сжатый воздух из специальных баллонов.