Zašto brod pluta a kamen tone, iako je brod napravljen od hiljada tona čelika? Odgovor daju prosečna gustina i sila potiska.
Voda deluje silom na potopljeno telo
Kada telo uronimo u vodu, pritisak vode deluje na sve njegove strane. Pritisak je veći na većoj dubini, pa je sila na donji deo tela veća od sile na gornji deo. Zbog te razlike nastaje rezultujuća sila usmerena naviše – sila potiska.
Prema Arhimedovom zakonu, sila potiska jednaka je težini tečnosti koju je telo istisnulo. Što telo istisne više vode, sila potiska je veća.
Zašto kamen tone?
Kamen ima veću gustinu od vode. Njegova težina je veća od najveće sile potiska koja može delovati na njega dok je potpuno uronjen. Rezultujuća sila je usmerena naniže i kamen tone.
Drvo, stiropor i led imaju manju prosečnu gustinu od vode. Kada delimično urone, mogu da istisnu dovoljno vode da sila potiska postane jednaka njihovoj težini. Tada plutaju.
Kako čelični brod ipak pluta?
Brod nije pun komad čelika. Njegov trup obuhvata veliku zapreminu u kojoj se uglavnom nalazi vazduh. Kada masu broda podelimo ukupnom zapreminom trupa, prosečna gustina broda manja je od gustine vode.
Širok i šupalj trup omogućava brodu da istisne veliku količinu vode pre nego što duboko uroni. Težina istisnute vode tada izjednačava težinu broda i brod pluta.
To možemo proveriti plastelinom: kuglica plastelina tone, ali isti plastelin oblikovan kao plitka posuda može da pluta. Masa se nije promenila; promenili smo oblik, zapreminu i količinu istisnute vode.
Šta se događa kada se brod preoptereti?
Dodavanjem tereta povećava se težina broda. Brod mora dublje da uroni kako bi istisnuo više vode. Oznake na bokovima pokazuju najveće bezbedno uranjanje. Ako voda pređe dozvoljenu liniju, brod nema dovoljnu rezervu plovnosti.
Da li je lakše plutati u slanoj vodi?
Jeste. Slana voda ima veću gustinu od slatke, pa ista zapremina ima veću težinu i stvara veću silu potiska. Čovek i brod u slanoj vodi plutaju uz manji uronjeni deo.
Česta pitanja
Da li svako šuplje telo pluta?
Ne. Plutaće samo ako mu je prosečna gustina dovoljno mala i ako u njega ne uđe toliko vode da mu znatno poveća masu.
Zašto podmornica može i da pluta i da tone?
Podmornica menja prosečnu gustinu unošenjem vode u balastne rezervoare ili izbacivanjem vode pomoću sabijenog vazduha.