Hvorfor kan både af stål flyde på vand, når en stålstang synker?

Standarddefinitionen af ​​flydende blev først registreret af Archimedes og går sådan her:Et objekt i en væske oplever en opadgående kraft svarende til væskens vægt fordrevet af objektet. Så hvis en båd vejer 1, 000 pund (eller kilo), det vil synke ned i vandet, indtil det er forskudt 1, 000 pund (eller kilo) vand. Forudsat at båden forskyder 1, 000 pund vand, før det hele er nedsænket, båden flyder.

Det er ikke særlig svært at forme en båd på en sådan måde, at bådens vægt er blevet forskudt, før båden er helt under vand. Grunden til at det er så let er, at en god del af det indre af enhver båd er luft (i modsætning til en terning af stål, som er massivt stål hele vejen igennem). Den gennemsnitlige tæthed af en båd - kombinationen af ​​stål og luft - er meget let sammenlignet med den gennemsnitlige tæthed af vand . Så meget lidt af båden skal faktisk nedsænkes i vandet, før den har fortrængt bådens vægt.

Det næste spørgsmål at stille er flydende sig selv. Hvordan ved vandmolekylerne, når 1, 000 pund af dem er kommet af vejen? Det viser sig, at den faktiske flydende handling har at gøre med tryk frem for vægt. Hvis du tager en søjle med vand 1 tommer kvadrat og 1 fod høj, den vejer omkring 0,44 pund afhængigt af vandets temperatur (hvis du tager en søjle med vand 1 cm kvadrat med 1 meter høj, den vejer cirka 100 gram). Det betyder, at en 1 fod høj søjle med vand udøver 0,44 pounds per square inch (psi). Tilsvarende en 1 meter høj vandsøjle udøver 9, 800 pascal (Pa).

Hvis du skulle nedsænke en kasse med en manometer (som vist på dette billede) i vand, derefter ville manometeret måle trykket af vandet i den nedsænkede dybde:

Hvis du skulle nedsænke kassen 1 fod i vandet, måleren ville læse 0,44 psi (hvis du nedsænkede den 1 meter, den ville læse 9, 800 Pa). Det betyder, at bunden af ​​kassen har en opadgående kraft bliver påført det af dette pres. Så hvis boksen er 1 fod firkantet, og den er nedsænket 1 fod, bunden af ​​kassen skubbes op af et vandtryk på (12 tommer * 12 tommer * 0,44 psi) 62 pund (hvis boksen er 1 meter kvadratisk og nedsænket 1 meter dyb, den opadgående kraft er 9, 800 newton). Dette sker lige præcis med vægten af ​​den kubikfod eller kubikmeter vand, der forskydes!

Det er dette opadgående vandtryk, der skubber på bunden af ​​båden, der får båden til at flyde. Hver kvadratcentimeter (eller kvadratcentimeter) af båden, der er under vandet, har vandtryk, der skubber den opad, og dette kombinerede tryk flyder båden.

For mere information, tjek linkene på den næste side.

Masser mere information

Relaterede HowStuffWorks -artikler

• Hvordan flydende byer vil fungere
• Sådan fungerer heliumballoner
• Ville en ballon fyldt med vakuum i stedet for helium flyde?
• Sådan fungerer krydstogter
• Sådan fungerer ubåde
• Sådan fungerer dieselmotorer

Flere store links

• Spørg en videnskabsmand:Hvorfor flyder tingene
• BoatSafeKids:Hvordan flyder en tung båd?