De ce unele obiecte plutesc și altele se scufundă?
Una dintre primele lecții de fizică pe care o experimentăm cu toții este scufundarea unor obiecte în apă. Astfel, observăm că unele rămân sub apă, altele, foarte rapid, ies la suprafață. În acest caz, se aplică Legea lui Arhimede.
Potrivit The Engineering Tool Box, principiul lui Arhimede spune că:
„Dacă un corp solid plutește sau este scufundat într-un lichid, lichidul exercită asupra corpului o forță de împingere în sus, o forță de plutire – egală cu forța gravitațională asupra lichidului deplasat de corp.”
Multe dintre obiecte sunt formate din molecule foarte mici. Moleculele pot fi împachetate strâns una de cealaltă, ca într-o piatră sau mai răspândite ca în folie cu bule. Poziționarea moleculelor afectează densitatea unui obiect. Obiectele cu molecule strâns împachetate sunt mai dense decât cele în care moleculele sunt răspândite.
Densitatea joacă un rol în motivul pentru care unele lucruri plutesc și altele se scufundă. Obiectele care sunt mai dense decât apa se scufundă și cele mai puțin dense plutesc.
De ce plutesc unele obiecte?
Lucrurile goale plutesc adesea și ele, deoarece aerul este mai puțin dens decât apa. Acesta este, parțial, motivul pentru care plutesc nave uriașe grele. Un alt lucru de luat în considerare este forma unui obiect.
În general, cu cât este mai mare exteriorul unui obiect care atinge apa, cu atât este mai plutitor. Apa împinge înapoi împotriva obiectelor, astfel încât cu cât are mai multă suprafață un obiect, cu atât mai multă apă împinge înapoi împotriva lui, ajutându-l să plutească.
Când un obiect plutește, împinge apa din drum (deplasare). Putem observa acest lucru când intrăm într-o cadă plină cu apă deoarece nivelul apei crește. Corpul nostru deplasează (mișcă) apa.
Densitatea se calculează folosind următoarea ecuație: Densitate = masă/volum sau D = m/v.
Dacă umplem un sac cu un kg de pene și altul cu un kg de plumb vom vedea că penele ocupă mult mai mult loc, deși ambii saci au aceeași masă. Acest lucru, deoarece penele sunt mai puțin dense, au mai puțină masă pe volum.
Dacă facem un cub de cupru și un cub de aluminiu de același volum și ținem câte unul în fiecare mână, putea simți cubul de cupru mai greu. Cuprul are mai multă masă pe volum decât aluminiul, scrie Science World.
Cum poate o substanță să aibă mai multă masă pe volum decât alta? Există câteva posibilități:
- Atomii unei substanțe ar putea avea o dimensiune similară, dar au mai multă masă decât atomii unei alte substanțe.
- Atomii unei substanțe ar putea avea o masă similară, dar să fie mai mici, astfel încât mai mulți dintre ei se potrivesc în același volum.
- Atomii unei substanțe ar putea fi aranjați într-un mod care să permită mai multor dintre ei să se potrivească în același volum.
Oricare sau o combinație a acestor explicații ar putea fi motivul pentru care o substanță are o densitate mai mare decât alta. În cazul cuprului și aluminiului, atomii lor sunt aranjați similar, dar atomii de cupru sunt mai mici și au mai multă masă decât atomii de aluminiu, dându-i o densitate mai mare.
Foto: Depositphotos.com