Почему мы чувствуем себя легче в воде?

При погружении в воду на тело действует выталкивающая сила, заставляющая нас чувствовать себя легче.

Приходилось ли вам когда-нибудь полностью погружаться в воду? Если вы любите плавать, то ответ должен быть очевиден. Любопытно, что есть люди, которые утверждают, что никогда не испытывали подобных ощущений. Они ошибаются... но об этом чуть позже.

Тем не менее общеизвестно, что в воде предметы кажутся более легкими. Если вы не знакомы с этим ощущением, погрузите руку в ведро с водой и почувствуйте это сами.

Что вы подразумеваете под весом?

Вес — это не просто цифра на весах; это мера того, насколько сильно гравитация притягивает массу.

Мы все видели фильмы, в которых люди на Луне прыгают высоко над землей или без особых усилий пинают большие камни. Это ясно указывает на то, что значение веса может изменяться, даже когда масса остается постоянной. Здесь значение гравитационной постоянной меняется, поэтому изменяется и вес тела.

Однако мы не говорим о плавании на Луне. Мы не чувствуем себя легче в воде по тем же причинам, по которым мы чувствовали бы себя легче на Луне.

Существует сила, действующая против гравитации, когда тело погружается в воду, и это заставляет нас чувствовать себя легче. Выталкивающая сила – это направленная вверх сила, действующая против силы тяжести.

Независимо от того, насколько вы знакомы с выталкивающей силой, вы, возможно, слышали историю об ученом, бегущем голым по улицам Греции с криком "Эврика!" В центре истории находится научный принцип, известный как принцип Архимеда.

История принципа Архимеда

Истоки принципа Архимеда лежат в истории о древнем правителе, который заказал золотую корону своему ювелиру. Ювелир изготовил корону, как велел ему король, но у короля возникли сомнения по поводу чистоты золота, из которого была изготовлена корона. В то время не существовало методов проверки такой чистоты.

Поэтому царь поручил местному ученому Архимеду решить эту проблему, не повредив корону.

Архимед решил поразмыслить над этим вопросом, но позже, когда он пошел принимать ванну, он заметил, что когда он вошел в ванну, вода выплеснулась наружу. Количество этой воды, казалось, было пропорционально его погруженному объему.

Ученый решил, что сможет использовать это знание, чтобы сравнить корону с количеством золота того же веса. Следовательно, он мог узнать, действительно ли золото было чистым.

Как гласит история, он был настолько ошеломлен собственным открытием, что помчался голым по улицам к королю с криком "Эврика!". Мы не знаем, насколько эта история достоверна, но принцип остается в силе.

Выталкивающая сила и кажущийся вес

Принцип Архимеда гласит, что выталкивающая сила, действующая на частично или полностью погруженное в воду тело, равна весу жидкости, вытесненной телом. Математически это произведение плотности, объема вытесненной жидкости и значения гравитационной постоянной.

Однако остается еще один вопрос… почему вообще существует восходящая сила? Что вызывает это?

Чтобы понять это, давайте немного углубимся в плавную статику. Давление в жидкости изменяется линейно с глубиной. Это означает, что сила давления, действующая сверху на погруженное тело, на самом деле меньше силы давления, действующей на дно тела. Таким образом, силы неуравновешены, и мы получаем результирующую силу, действующую вверх.

Кажущийся вес

Теперь мы представили достаточно теорем, уравнений и даже непристойных историй, чтобы понять нашу первоначальную дилемму. Когда тело погружено в жидкость, выталкивающая сила действует в направлении, противоположном весу. То, что мы чувствуем, является равнодействующей этих двух сил, то есть выталкивающей силой, вычтенной из фактического веса, что равняется кажущемуся весу.

Концепция кажущегося веса становится еще интереснее, если представить себя уже утонувшим в океане воздуха, который также является жидкостью. Вес, который вы ощущаете каждую минуту, также является кажущимся весом. Теперь вы знаете ответ, если кто-то спросит, полностью ли вы погрузились в жидкость.

Плавучесть также является причиной того, что вещи плавают на воде. Именно поэтому мы можем садиться на корабли и безопасно путешествовать по морю.

Еще один интересный момент, который следует отметить, заключается в том, что выталкивающая сила зависит от плотности. В таких жидкостях, как ртуть, предметы будут вести себя еще легче, чем в воде. Вы также можете совершить сногсшибательную прогулку на воздушном шаре благодаря выталкивающей силе.