Все знают, что в воде плавать можно, даже те, кто плавать не умеет. Но что значит плавать? Давайте разберемся.
На погруженное в воду тело действуют две силы: сила тяжести Fт и сила Архимеда Fа. Первая тянет тело на дно, вторая выталкивает из воды. От их соотношения зависит конечный результат. Если победит сила тяжести, тело утонет и заляжет на дно. Если «канат» перетянет на себя сила Архимеда, то тело всплывет и будет бесцельно (или с целью) болтаться на поверхности воды.
Большинство считает, что такое состояние и есть плавание. И они правы. Но что если силы равны? Понятно, что в этом случае тело не всплывет, но и не утонет. Что же оно будет «делать»? Правильный ответ: плавать. Да-да, не удивляйтесь, именно плавать —только не на поверхности воды, а в ее толще на той глубине, куда его изначально поместили.
Таким образом, возможны три ситуации (смотрите рисунок). Первая реализуется, если Fт > Fа (плотность тела больше плотности среды ρт > ρс); вторая — если Fт = Fа (плотности тела и среды равны ρт= ρс); третья — если Fт < Fа (плотность тела меньше плотности воды ρт< ρс).
Плотность воды полезно знать каждому: 1 килограмм на литр или 1 грамм на кубический сантиметр, или 1 тонна на кубический метр. Легко запомнить: литровая банка на маминой кухне содержит 1 кг воды ☺. Если вам нужно выяснить, будет ли тело плавать, узнайте из какого вещества оно изготовлено, найдите таблицу плотностей в интернете и вуаля — ответ готов!
Очевидно, что тело может плавать не только в воде, но и в любой другой жидкости. А вот может ли оно плавать в воздухе? Конечно, да! Какие у нас есть причины запретить ему это увлекательное занятие? На тело, помещенное в воздух или в другую газообразную среду, тоже действует сила Архимеда. Именно поэтому выше использовался символ ρс и термин «плотность среды».
Если плотность тела меньше плотности воздуха у поверхности Земли, оно будет подниматься вверх до той высоты, на которой эти плотности сравняются (ведь плотность воздуха уменьшается с высотой). Далее тело будет «плавать» на этой высоте (это физический термин) или «парить» (более литературное словечко). В следующих заметках мы познакомимся с некоторыми воздухоплавательными аппаратами.