Vsebina
Vse tekočine so tekočine, zanimivo pa, da niso vse tekočine tekočine. Vse, kar lahko teče - na primer plin - je tekočina in lahko ustvari plovna sila. Vzgon nastane, kadar območja z višjim tlakom pod kakšnim predmetom izvajajo silo navzgor proti območjem nižjega tlaka. Količina plovne sile, ki jo ima tekočina, pa je določena z volumnom predmetov in po Arhimedovem principu.
Pascal in tlak
Preden lahko razumete, kako razlike v tlaku tekočine lahko vplivajo na plovnost, morate najprej razumeti, kako se tlak obnaša v tekočinah. Načelo Pascalsa pravi, da bo sprememba tlaka, kadar se spremeni pritisk na katerem koli mestu znotraj zaprtega sistema, enako v vsaki točki znotraj tega sistema in v vseh smereh. To načelo je tisto, ki omogoča delovanje hidravličnih sistemov. Prav tako narekuje, da bo v telesu tekočine, kjer ni dodatnih dejavnikov, ki vplivajo na pritisk, tlak ostal stalen in enakomeren. Na Zemlji pa ponavadi obstaja vsaj še ena sila, ki povzroči nihanje tlaka neke tekočine in ta sila je gravitacija.
Globina in razlika
Gravitacija potegne navzdol vse, kar ima maso. Zato, ko gravitacija na telesu tekočine potegne navzdol, se teža tekočine v zgornjih delih telesa nalepi na tekočino v spodnjih delih, kar ustvarja stopnjo naraščajočega tlaka, ko se gibljete navzdol znotraj te tekočine. Če se na primer potapljate globoko v jezero, boste čutili povečan pritisk v ušesih - in morda celo ob telesu - globlje, ko se potapljate. Če nehate plavati navzdol, vas bo višji tlak spodaj potisnil nazaj proti območju nižjega tlaka. Na ta način je gravitacija ustvarila dinamiko pritiska, ki narekuje, da bo pod potopljenim objektom vedno večji pritisk kot nad njim.
Arhimed in znesek
Grški filozof in matematik Archimedes je to razumevanje pritiska izkoristil še korak dlje in je smiselno ugotovil, zakaj tekočina na določeno količino nanese določeno količino sile navzgor in povzroči, da se dvigne in plava ali pa omogoča, da se potopi. Ugotovil je, da je sila navzgor enaka teži vode, ki jo izpodrine potopljeni predmet. Na primer, voda tehta en gram na kubični centimeter. Če potopite kroglico s prostornino 25 kubičnih centimetrov, boste izpodrinili 25 gramov vode. Zato bo dobljena plovna sila na tej kroglici znašala 25 Newtonov (Newtoni so enote, ki merijo silo). Ta plovna sila vedno temelji na masi izpodrivane vode, ne pa na masi predmeta.
Gostota kot odločilna
Gostota je na koncu dejavnik, ki določa, ali bo predmet lebdel, potonil ali ostal nevtralno plen v tekočini. Če je na primer kroglica 25 kubičnih centimetrov votla in napolnjena z zrakom, bo lažja od 25 gramov vode, ki jo je izpodrinila, in plavala. Če je kroglica izdelana iz gostejšega materiala, kot je železo, je lahko veliko težja in se hitro potopi na dno vodnega telesa. Če potopite kroglico, ki tehta natanko 25 gramov, jo plovna sila ne bo pripeljala do površine, temveč jo preprosto preprečila, da bi se potopila. Ta kroglica bo ostala nevtralen v telesu tekočine, dokler ne bo vplivala zunanja sila.