Inhoud
Alle vloeistoffen zijn vloeistoffen, maar interessant is dat niet alle vloeistoffen vloeistoffen zijn. Alles wat kan stromen - zoals een gas - is een vloeistof en kan drijvende kracht creëren. Drijfvermogen wordt veroorzaakt wanneer gebieden met een hogere druk onder een object kracht opwekken naar gebieden met een lagere druk. De hoeveelheid drijfkracht die een vloeistof uitoefent, wordt echter bepaald door het objectvolume en volgens het Archimedes-principe.
Pascal en druk
Voordat u kunt begrijpen hoe verschillen in vloeistofdruk het drijfvermogen kunnen beïnvloeden, moet u eerst begrijpen hoe druk zich in vloeistoffen gedraagt. Het Pascals-principe stelt dat wanneer de druk op elke locatie binnen een gesloten systeem wordt gewijzigd, die drukverandering op elk punt in dat systeem en in alle richtingen gelijk zal worden gevoeld. Dit principe is dat waarmee hydraulische systemen kunnen werken. Het dicteert ook dat in een vloeistoflichaam waar geen extra factoren zijn die de druk beïnvloeden, de druk constant en gelijk zal blijven. Op aarde is er echter meestal ten minste één andere kracht die een afwijking in de druk van een vloeistof veroorzaakt, en die kracht is de zwaartekracht.
Diepte en verschil
Zwaartekracht trekt naar beneden op alles dat massa heeft. Daarom, wanneer de zwaartekracht naar beneden trekt op een vloeistoflichaam, stapelt het gewicht van de vloeistof in de bovenste delen van het lichaam op de vloeistof in de onderste delen, waardoor een graad van toenemende druk wordt gecreëerd terwijl u naar beneden beweegt binnen die vloeistof. Als je bijvoorbeeld diep in een meer duikt, voel je een toenemende druk in je oren - en misschien zelfs tegen je lichaam - hoe dieper je duikt. Als je stopt met naar beneden zwemmen, zal de hogere druk onder je je terug naar het gebied van lagere druk duwen. Op deze manier heeft de zwaartekracht een drukdynamiek gecreëerd die dicteert dat er altijd een grotere druk zal zijn onder een ondergedompeld object dan erboven.
Archimedes en bedrag
De Griekse filosoof en wiskundige Archimedes gingen nog een stap verder en begrepen wat een vloeistof een bepaalde hoeveelheid opwaartse kracht op een object uitoefent en ervoor zorgt dat het ofwel stijgt en zweeft of het zinkt. Hij bepaalde dat de opwaartse kracht gelijk was aan het gewicht van het water verplaatst door het ondergedompelde object. Water weegt bijvoorbeeld één gram per kubieke centimeter. Als je een bal met een volume van 25 kubieke centimeter onderdompelt, heb je 25 gram water verplaatst. Daarom zal de resulterende drijvende kracht op die bal 25 Newton zijn (Newton zijn eenheden die kracht meten). Deze drijvende kracht is echter altijd gebaseerd op de massa van het verplaatste water en niet op de massa van het object.
Dichtheid als beslisser
Dichtheid is uiteindelijk de factor die bepaalt of een object in een vloeistof zal drijven, zinken of neutraal blijft. Als die bal van 25 kubieke centimeter bijvoorbeeld hol is en gevuld met lucht, is deze lichter dan de 25 gram water dat hij heeft verplaatst en zal hij drijven. Als de bal is gemaakt van een dichter materiaal, zoals ijzer, kan deze veel zwaarder zijn en snel zinken naar de bodem van het waterlichaam. Als je een bal onderdompelt die precies 25 gram weegt, zal de drijvende kracht hem echter niet naar de oppervlakte drijven, maar gewoon voorkomen dat hij zinkt. Deze bal zal neutraal drijvend in het lichaam van de vloeistof blijven totdat er op wordt ingewerkt door een externe kracht.