La scienza della densità e dell'assetto determina se gli oggetti affonderanno o galleggiano nell'acqua. Se la densità di un oggetto è maggiore dell'acqua, affonderà. Viceversa, se la densità di un oggetto è inferiore all'acqua, galleggerà. Nel caso della gomma, galleggia perché la sua densità è molto inferiore a quella dell'acqua.

Densità

La densità è una misura di quanta massa un oggetto possiede per un dato volume. La massa è in genere misurata in grammi e il volume in centimetri cubici. Più è denso un oggetto, più pesa. Ad esempio, se l'oggetto A ha una densità di 10 e l'oggetto B ha una densità di 100; l'oggetto B pesa 10 volte l'oggetto A.

Galleggiabilità

Il principio di Archimede dichiara che la forza di galleggiamento su un oggetto sommerso è uguale al peso del fluido spostato dall'oggetto. Detto in altro modo, se la massa dell'oggetto è inferiore alla massa dell'acqua, per il volume dato, l'oggetto sarà forzato verso l'alto in superficie dalla forza di galleggiamento. Se la massa dell'oggetto è maggiore della massa dell'acqua, per il volume dato, l'oggetto affonderà perché la forza di galleggiamento non è abbastanza forte da supportare l'oggetto.

Relazione della densità con galleggiabilità

La galleggiabilità dipende da due fattori: massa e volume. Questi sono gli stessi due fattori che determinano la densità di un oggetto. Al fine di confrontare le masse relative di un oggetto e acqua, il problema del volume deve essere rimosso dall'equazione. Questo si ottiene confrontando la densità dell'oggetto con la densità dell'acqua. La densità dell'acqua, anche se varia leggermente a seconda della temperatura, si presume essere di 1 grammo per centimetro cubo. Confrontando questa densità con la densità di qualsiasi altro oggetto, è possibile determinare se la densità relativa dell'oggetto è superiore o inferiore a quella dell'acqua. Se è più alto, affonderà e, se è più basso, galleggerà.

Gomma in acqua

La densità della gomma morbida è 0,11 grammi per centimetro cubo. Se avessi un cubo di gomma con lati pari a 10 centimetri, il suo volume sarebbe di 1.000 centimetri cubici. La massa di questo cubo di gomma sarebbe uguale alla sua densità moltiplicata per 1.000 o 110 grammi. Se questo cubo di gomma fosse stato messo in acqua, avrebbe spostato 1.000 centimetri cubici di acqua. La massa dell'acqua spostata sarebbe uguale alla sua densità moltiplicata per 1.000 o 1.000 grammi. Il principio di Archimede afferma che la gomma galleggia perché la forza di galleggiamento dell'acqua, pari a 1.000 grammi, sarebbe maggiore del peso del cubo di gomma, 110 grammi. Mentre questo dimostra la matematica che sta dietro alla galleggiabilità della gomma, tutto ciò che è veramente necessario è semplicemente confrontare la sua densità con quella dell'acqua, poiché questo prende il volume completamente fuori dall'equazione. Poiché la densità della gomma è inferiore a quella dell'acqua, sai che galleggerà, indipendentemente dalla quantità di gomma che immergi.