Камінь падає на дно, а величезний лайнер тримається на воді - усе пояснює одна сила

Популярний київський учитель фізики Руслан Циганков пояснив, що коли тіло занурюється у воду, на нього діє виштовхувальна сила. Її величина залежить від густини рідини та об’єму зануреної частини тіла.

Ключова відмінність між каменем і кораблем — їхня середня густина.

Камінь є практично суцільним шматком матеріалу. Його густина більша за густину води, тому сила тяжіння переважає виштовхувальну силу — і камінь опускається на дно.

А ось лайнер має зовсім іншу конструкцію. Його корпус не є суцільною масою металу: всередині розташовані каюти, машинні відділення, коридори та інші приміщення, значна частина яких заповнена повітрям.

Тому важливо враховувати не лише масу металу, з якого зроблений корабель, а загальний об’єм судна та його середню густину.

Формула сили Архімеда має вигляд:

Fa = ρgV

де ρ — густина рідини, g — прискорення вільного падіння, а V — об’єм зануреної частини тіла.

Якщо середня густина судна разом із повітрям усередині менша за густину води, воно здатне плавати. Корабель занурюється доти, доки витіснений ним об’єм води не створить достатню виштовхувальну силу, яка врівноважить його вагу.

Простий приклад — порожня пластикова пляшка. Вона плаває на воді, оскільки всередині багато повітря. Якщо ж заповнити її водою, середня густина зросте, і пляшка може потонути.

Тож секрет плавучості гігантських кораблів не в тому, що метал раптом перестає бути важчим за воду. Важливі форма корпусу, його об’єм і середня густина всього судна.

Саме тому величезний лайнер може важити десятки або навіть сотні тисяч тонн — і при цьому залишатися на поверхні океану.