Preskočiť na obsah
Späť na kurz

Hydrostatika

Plávanie, vznášanie sa a klesanie

Keď teraz všetko spojíme, môžeme sa pozrieť, čo sa s telesom v kvapaline stane. Pôsobia naň dve sily, tiažová smerujúca nadol a vztlaková smerujúca nahor:

FG=V⋅ρt⋅gFvz=V⋅ρ⋅gF_G = V \cdot \rho_t \cdot g \qquad F_{\mathrm{vz}} = V \cdot \rho \cdot g

kde ρt\rho_t je hustota telesa a ρ\rho hustota kvapaliny. O výsledku rozhoduje porovnanie týchto dvoch hustôt a nastať môžu tri prípady.

  1. Ak je ρt>ρ\rho_t > \rho, tiažová sila prevažuje nad vztlakovou, FG>FvzF_G > F_{\mathrm{vz}}, a teleso klesá ku dnu, tak ako železo, oceľ, kameň či sklo vo vode.

  2. Ak je ρt=ρ\rho_t = \rho, sily sú v rovnováhe,FG=FvzF_G = F_{\mathrm{vz}}, a teleso sa vznáša v ľubovoľnej hĺbke; takto sa správa ryba, ktorá si mení objem plynového mechúra, aj ponorka so svojimi balastnými nádržami napúšťanými vodou alebo vyprázdňovanými vzduchom.

  3. Ak je ρt<ρ\rho_t < \rho, prevažuje vztlaková sila, FG<FvzF_G < F_{\mathrm{vz}}, a teleso sa čiastočne vynorí, kým sa vztlaková sila nezníži natoľko, aby sa vyrovnala tiažovej; tak plávajú drevo, ľad, olej, vosk či polystyrén.

Toto porovnanie hustôt vysvetľuje aj to, prečo lode z ocele plávajú, hoci oceľ má hustotu okolo 7,800 kg⋅m−37,800\ \mathrm{kg \cdot m^{-3}}a voda len 1,000 kg⋅m−31,000\ \mathrm{kg \cdot m^{-3}}. Hustota telesa sa totiž nepočíta z hustoty materiálu, ale z celkovej hmotnosti telesa delenej jeho celkovým objemom, a v lodi je väčšina objemu vyplnená vzduchom. Priemerná hustota celej lode je preto menšia než hustota vody a loď pláva; keby si tú istú oceľ stlačil do guľôčky, klesla by ku dnu. Rovnaká myšlienka objasňuje, prečo sa v Mŕtvom mori dá ležať na hladine s rozpaženými rukami a čítať si noviny. Mŕtve more má extrémne vysokú slanosť, okolo 34 %34\ \%soli, a preto hustotu zhruba 1,240 kg⋅m−31,240\ \mathrm{kg \cdot m^{-3}}, oveľa vyššiu než bežná voda. Vztlaková sila je tam natoľko veľká, že ľudské telo, ktoré v obyčajnej vode pri uvoľnení mierne klesá, v slanej vode Mŕtveho mora jednoducho pláva.