La flottabilité est la capacité d'un objet à flotter dans un liquide. Le rapport du poids de l'objet au poids de l'eau déplacée est ce qui détermine si l'objet peut flotter; Bien que la taille et la forme de l'objet ont un effet, ils ne sont pas la raison principale pour laquelle un objet flotte ou des puits. Si un objet déplace plus d'eau que son poids, il va flotter. La flottabilité est un facteur important dans la conception de nombreux objets et dans un certain nombre d'activités à base d'eau, comme la navigation ou la plongée sous-marine.
Le principe d'Archimède
Le mathématicien, Archimède qui vivait dans le troisième siècle avant JC, est crédité de découvrir combien d'œuvres de flottabilité. Selon la légende, il montait dans un bain un jour et a remarqué que plus le Décembre il a lui-même plongé dans l'eau, plus son niveau est passé Décembre. Il s'est rendu compte que son corps a été le déplacement de l'eau dans la baignoire. Plus tard, il a déterminé que l'objet sous l'eau pesait moins un objet dans l'air. Grâce à ces réalisations et d'autres, il a créé des entreprises ce qui allait être connu sous le nom du principe d'Archimède:
Un objet dans le liquide est porté par une force égale au poids du fluide déplace les objets.
La flottabilité positive, négative et neutre
Un objet flotte dans un liquide C'est une flottabilité positive. Cela signifie que la quantité d'eau déplacée par l'objet pèse plus que l'objet lui-même. Par exemple, un bateau qui pèse 50 lb (23 kg), mais déplace 100 lb (45 kg) d'eau flottent facilement. Le bateau déplace plus d'eau que son poids en partie à cause de sa taille et de la forme, la plupart de l'intérieur d'un bateau est de l'air, qui est très léger. Explique pourquoi ce flotteur océan immense doublures: aussi longtemps que l'eau déplacée pèse plus que les navires eux-mêmes, ils ne coulera pas.
La flottabilité négative est ce qui provoque les objets à couler. Elle se réfère à un objet dont le poids est supérieur au poids du liquide déplacé. Par exemple, un caillou peut peser 25 grammes, mais seulement si elle déplace 15 grammes d'eau, il ne peut pas flotter. Si les 50 lb (23 kg) bateau était surchargé de 75 lb (34 kg) de fret, il ne serait plus flotter Parce que son poids (125 kg ou 56,69 kg) est plus lourd que le poids de l'eau déplacée (100 lb ou 45 kg).
En outre, il est possible pour un objet à flottabilité neutre. Cela signifie que le poids de l'objet et le montant des liquidités qu'il déplace sont sensiblement les mêmes. Un objet flottabilité neutre en vol stationnaire dans le liquide, ni sombrer ni flotter. Un sous-marin peut l'ajuster en ajoutant du poids ou d'expulser l'eau dans des réservoirs spéciaux appelés ballasts. Par bien équilibrer son lest, les sous peut planer à différents niveaux sous la surface de l'eau sans couler.
Taille et forme
Combien de surface d'un objet touche l'eau a un effet sur sa flottabilité. Un très grand navire a beaucoup de surface, ce qui signifie que le poids du bateau est répartie sur une grande quantité d'eau, le tout pousse à la hausse sur le navire. Si le même navire était dans l'eau avec l'archet vers le bas, il commence à couler Parce que tout le poids est concentré dans une petite zone, et l'eau est le déplacement pèse moins que le poids du navire.
Un exemple souvent utilisé pour démontrer que c'est une personne flottant dans l'eau. Si la personne flotte sur son dos, son corps tout entier peut rester au niveau ou près de la surface de l'eau. Quand elle flotte dans l'eau avec ses pieds vers le bas, elle va s'enfoncer plus loin; Typiquement, seule sa partie supérieure du corps reste à la surface de l'eau.
Stabilité
La stabilité dans un fluide dépend de l'emplacement du centre d'un objet de flottabilité par rapport à son centre de gravité. Centre d'un objet de gravité est le point dans l'objet où tout le poids de l'objet semble être concentrée; outre, il peut être considéré comme la position moyenne du poids de l'objet. Le centre de poussée est le centre de gravité de l'eau que l'objet a déplacé. Ce n'est pas dans l'eau, mais dans l'objet qui flottait sur elle.
Quand le centre de poussée est au dessus du centre de gravité, l'objet est stable. Si, toutefois, le centre de gravité est au-dessus du centre de flottabilité - comme dans un navire qui est chargé avec des marchandises de haute au-dessus de la ligne d'eau - alors l'objet devient instable. Si le fret se déplace vers un côté pour une raison quelconque, le centre de gravité et le centre de flottaison ne rempliront plus haut. Le bateau se renverse comme le centre de flottabilité tente de s'élever au-dessus du centre de gravité à nouveau.
Dans le corps humain, le centre de gravité se situe habituellement dans la zone de l'ombilic. Le centre de flottabilité est légèrement plus élevé, c'est pourquoi un corps a tendance à flotter en position verticale avec les épaules et le torse au-dessus des jambes. À l'envers, où les jambes sont au-dessus du torse, le centre de gravité du corps est au-dessus du centre de flottabilité. Cela rend le corps instable et la position ne peut être maintenue grâce à l'effort.
Flottabilité dans la pratique
En appliquant les principes de la flottabilité, les ingénieurs peuvent concevoir des bateaux, navires et hydravions qui restent à flot et stable dans l'eau. C'est le cas de beaucoup d'autres objets, tel que gilets de sauvetage et des pontons. À peu près tout conçu pour l'eau repose sur une compréhension de ces principes.
Plusieurs nageurs savent qu'il ya des façons de faire plus Décembre porteurs Leurs corps, comme le mensonge sur le dos ou la tenue d'une respiration complète. Dans ajouts, en essayant de plonger au fond d'une piscine demande un effort Parce que le corps flotte naturellement. Plongeurs en particulier ont besoin de savoir comment faire flotter, planer, et l'évier, et souvent ils portent des poids supplémentaires et autres engins pour les aider à gérer ces manœuvres.