La densità media di una barca è leggera rispetto alla densità media dell'acqua. Stockbyte/immagini Getty La definizione standard di galleggiamento è stata registrata per la prima volta da Archimede e dice qualcosa del genere:un oggetto in un fluido subisce una forza verso l'alto pari al peso del fluido spostato dall'oggetto. Quindi se una barca pesa 1, 000 libbre (o chilogrammi), affonderà nell'acqua finché non si sarà spostato 1, 000 libbre (o chilogrammi) di acqua. A condizione che la barca sposti 1, 000 libbre d'acqua prima che tutto sia sommerso, la barca galleggia.
Non è molto difficile modellare una barca in modo tale che il peso della barca sia stato spostato prima che sia completamente sott'acqua. Il motivo per cui è così facile è che una buona parte dell'interno di qualsiasi barca è aria (a differenza di un cubo di acciaio, che è interamente in acciaio solido). La densità media di una barca - la combinazione dell'acciaio e dell'aria - è molto leggera rispetto alla densità media dell'acqua . Quindi molto poco della barca deve effettivamente immergersi nell'acqua prima di aver spostato il peso della barca.
La prossima domanda da porre riguarda galleggiante si. Come fanno le molecole d'acqua a sapere quando 1, 000 libbre di loro si sono tolte di mezzo? Si scopre che l'atto effettivo di galleggiare ha a che fare con pressione piuttosto che peso. Se prendi una colonna d'acqua di 1 pollice quadrato e alta 1 piede, pesa circa 0,44 libbre a seconda della temperatura dell'acqua (se prendi una colonna d'acqua di 1 cm quadrato per 1 metro di altezza, pesa circa 100 grammi). Ciò significa che una colonna d'acqua alta 1 piede esercita 0,44 libbre per pollice quadrato (psi). Allo stesso modo, una colonna d'acqua alta 1 metro esercita 9, 800 pascal (Pa).
Se dovessi immergere una scatola con un manometro attaccato (come mostrato in questa immagine) in acqua, quindi il manometro misurerebbe la pressione dell'acqua alla profondità sommersa:
Se dovessi immergere la scatola 1 piede nell'acqua, l'indicatore indicherebbe 0,44 psi (se lo sommergessi di 1 metro, avrebbe letto 9, 800 Pa). Ciò significa che il fondo della scatola ha un forza verso l'alto applicata ad esso da quella pressione. Quindi se la scatola è di 1 piede quadrato ed è sommersa di 1 piede, il fondo della scatola viene spinto verso l'alto da una pressione dell'acqua di (12 pollici * 12 pollici * 0,44 psi) 62 libbre (se la scatola è di 1 metro quadrato e sommersa di 1 metro di profondità, la forza verso l'alto è 9, 800 newton). Questo è esattamente uguale al peso del piede cubo o del metro cubo d'acqua che viene spostato!
È questa pressione dell'acqua verso l'alto che spinge sul fondo della barca che fa galleggiare la barca. Ogni pollice quadrato (o centimetro quadrato) della barca che è sott'acqua ha la pressione dell'acqua che lo spinge verso l'alto, e questa pressione combinata fa galleggiare la barca.
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