Ми знаємо, що на будь-яке тіло, що знаходиться в рідині, діють дві сили, спрямовані в протилежні сторони: сила тяжіння і архимедова сила. Сила тяжіння дорівнює вазі тіла і спрямована вниз, архимедова ж сила залежить від щільності рідини і спрямована вгору. Як фізика пояснює плавання тел. і які умови плавання тіл на поверхні і в товщі води?
Умова плавання тіл
Відповідно до закону Архімеда умова плавання тел наступне: якщо сила тяжіння дорівнює архимедовой силі, то тіло може перебувати в рівновазі в будь-якому місці рідини, тобто плавати в її товщі. Якщо сила тяжіння менше сили Архімеда, то тіло буде підніматися з рідини, тобто спливати. У разі ж, коли вага тіла більше виштовхує його сили Архімеда, то тіло буде опускатися на дно, тобто тонути. Виштовхуюча сила залежить від щільності рідини. А ось буде тіло плавати або тонути залежить від щільності тіла. так як його щільність збільшить його вагу. Якщо щільність тіла буде більша за густину води, то тіло потоне. Як же бути в такому випадку?
Щільність сухого дерева за рахунок порожнин, наповнених повітрям, менше щільності води і дерево може плавати на поверхні. А ось залізо і багато інших речовин значно щільніше води. Як же можливо будувати кораблі з металу і перевозити різні вантажі по воді в такому випадку? А для цього людина придумала невелику хитрість. Корпус корабля, який занурюється в воду, роблять об'ємним, а всередині цей корабель має великі порожнини, заповнені повітрям, які сильно зменшують загальну щільність корабля. Обсяг витісняється кораблем води, таким чином, сильно збільшують, збільшуючи виштовхуючу його силу, а щільність корабля в сумі роблять менше щільності води, щоб корабель міг плавати на поверхні. Тому кожен корабель має певну межу маси вантажів, що він може відвезти. Це називається водотоннажністю судна.
Розрізняють порожнє водотоннажність - це маса самого судна, і повна водотоннажність - це порожнє водотоннажність плюс загальна маса екіпажу, всього оснащення, запасів, палива і вантажів, яку може нормально відвезти дане судно без ризику потонути при відносно спокійною погоді.
Щільність тіла у організмів, що населяють водне середовище, близька до щільності води. Завдяки цьому вони можуть перебувати в товщі води і плавати завдяки подарованим їм природою пристосуванням - ластах, плавників та ін. В пересуванні риб велику роль відіграє спеціальний орган - плавальний міхур. Риба може змінювати обсяг цього міхура і кількість повітря в ньому, завдяки чому її сумарна щільність може змінюватися, і риба може плавати на різній глибині, не відчуваючи незручностей.
Щільність людського тіла трохи більше щільності води. Однак, людина, коли у нього в легенях міститься певна кількість повітря, теж може спокійно триматися на поверхні води. Якщо ж заради експерименту, перебуваючи у воді, ви видихніть все повітря з легенів, ви повільно почнете опускатися на дно. Тому завжди пам'ятайте, що плавати не страшно, небезпечно наковтатися води і впустити її в легені, що і є найбільш частою причиною трагедій на воді.