Innhold
Alle væsker er væsker, men interessant nok er ikke alle væsker væsker. Alt som kan flyte - for eksempel en gass - er en væske, og kan skape en kraftig kraft. Oppdrift er forårsaket når områder med høyere trykk under en gjenstand utøver kraft oppover mot områder med lavere trykk. Mengden av drivkraft som en væske utøver bestemmes imidlertid av gjenstandens volum og i henhold til Archimedes-prinsippet.
Pascal og Pressure
Før du kan forstå hvordan forskjeller i væsketrykk kan påvirke oppdriften, må du først forstå hvordan trykket oppfører seg i væsker. Pascals-prinsippet sier at når trykk endres på et hvilket som helst sted i et lukket system, vil den trykkendringen føles likt på hvert punkt i systemet og i alle retninger. Dette prinsippet er det som gjør at hydrauliske systemer kan fungere. Det dikterer også at i et væskekropp der det ikke er noen ekstra faktorer som påvirker trykket, vil trykket forbli konstant og jevnt. På jorden er det imidlertid vanligvis minst en annen kraft som forårsaker en varians i trykket til en væske, og den kraften er tyngdekraften.
Dybde og forskjell
Tyngdekraften trekker nedover på alt som har masse. Når tyngdekraften trekker seg nedover på en væskekropp, hoper vekten av væsken i de øvre delene av kroppen seg på væsken i de nedre delene, og skaper en grad av økende trykk når du beveger deg nedover i den væsken. Hvis du for eksempel dykker dypt ned i en innsjø, vil du føle et økende press i ørene - og kanskje til og med mot kroppen din - jo dypere du dykker. Hvis du slutter å svømme nedover, vil det høyere trykket under skyve deg tilbake opp mot området med lavere trykk. På denne måten har tyngdekraften skapt en trykkdynamikk som dikterer at det alltid vil være større trykk under en nedsenket gjenstand enn over den.
Arkimedes og beløp
Den greske filosofen og matematikeren Archimedes tok denne forståelsen av presset et skritt videre, og gjorde mening ut av hvorfor en væske påfører en viss mengde oppadrettet kraft på et objekt og får den til å stige og flyte eller lar den synke. Han bestemte at den oppadgående kraften var lik vekten på vannet som ble fortrengt av den nedsenkede gjenstanden. For eksempel veier vann ett gram per kubikkcentimeter. Hvis du senker en ball med et volum på 25 kubikkcentimeter, vil du ha fortrengt 25 gram vann. Derfor vil den resulterende flytende kraften på den ballen være 25 Newton (Newton er enheter som måler kraft). Denne flytende kraften er imidlertid alltid basert på massen til det fortrengte vannet, og ikke på gjenstandens masse.
Tetthet som avgjørelse
Tetthet er til syvende og sist den faktoren som avgjør om en gjenstand vil flyte, synke eller forbli nøytralt flytende i en væske. For eksempel, hvis den 25 kubikkcentimeter høye kulen er hul og fylt med luft, vil den være lettere enn 25 gram vann som den har fortrengt, og vil flyte. Hvis ballen er laget av et tettere materiale, for eksempel jern, kan den være mye tyngre og synke raskt til bunnen av vannmassen. Hvis du senker en ball som veier nøyaktig 25 gram, vil imidlertid den drivende kraften ikke føre den opp til overflaten, men bare hindre den i å synke. Denne kulen vil forbli nøytralt oppdrift i væskekroppen inntil den utøves av en ytre kraft.