Περιεχόμενο
Όλα τα υγρά είναι υγρά, αλλά με ενδιαφέρον, δεν είναι όλα τα υγρά ρευστά. Οτιδήποτε μπορεί να ρέει - όπως ένα αέριο - είναι ένα υγρό, και μπορεί να δημιουργήσει ισχυρή δύναμη. Η πλευστότητα προκαλείται όταν περιοχές με υψηλότερη πίεση κάτω από ένα αντικείμενο ασκούν τη δύναμη προς τα πάνω προς περιοχές με χαμηλότερη πίεση. Η ποσότητα της ωφέλιμης δύναμης που ασκεί ένα υγρό, ωστόσο, καθορίζεται από τον όγκο των αντικειμένων και σύμφωνα με την αρχή του Αρχιμήδη.
Pascal και πίεση
Προτού κατανοήσετε πώς οι διαφορές στην πίεση υγρού μπορούν να επηρεάσουν την πλευστότητα, θα πρέπει πρώτα να καταλάβετε πώς συμπεριφέρεται η πίεση στα υγρά. Η αρχή Pascals δηλώνει ότι όταν η πίεση αλλάζει σε οποιαδήποτε θέση εντός ενός κλειστού συστήματος, αυτή η αλλαγή πίεσης θα γίνει αισθητή εξίσου σε κάθε σημείο του συστήματος και προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτή η αρχή είναι αυτή που επιτρέπει την λειτουργία των υδραυλικών συστημάτων. Επίσης, υπαγορεύει ότι μέσα σε ένα σώμα υγρού όπου δεν υπάρχουν πρόσθετοι παράγοντες που επηρεάζουν την πίεση, η πίεση θα παραμείνει σταθερή και ομοιόμορφη. Στη Γη, ωστόσο, υπάρχει συνήθως τουλάχιστον μία άλλη δύναμη που προκαλεί διακύμανση της πίεσης ενός υγρού, και αυτή η δύναμη είναι βαρύτητα.
Βάθος και Διαφορά
Η βαρύτητα τραβά προς τα κάτω όλα όσα έχει μάζα. Επομένως, όταν η βαρύτητα τραβιέται προς τα κάτω σε ένα σώμα ρευστού, το βάρος του υγρού στα άνω μέρη του σώματος συσσωρεύεται πάνω στο υγρό στα κάτω μέρη, δημιουργώντας μια βαθμίδα αυξανόμενης πίεσης καθώς μετακινείτε προς τα κάτω εντός αυτού του ρευστού. Για παράδειγμα, αν βουτήξετε βαθιά μέσα σε μια λίμνη, θα αισθανθείτε αυξανόμενη πίεση στα αυτιά σας - και ίσως ακόμη και στο σώμα σας - όσο πιο βαθιά βουτάτε. Εάν σταματήσετε να κολυμπάτε προς τα κάτω, η υψηλότερη πίεση κάτω από σας θα σας ωθήσει πίσω προς την περιοχή της χαμηλότερης πίεσης. Με τον τρόπο αυτό η βαρύτητα δημιούργησε μια δυναμική πίεσης που υπαγορεύει ότι θα υπάρχει πάντα μεγαλύτερη πίεση κάτω από ένα βυθισμένο αντικείμενο παρά πάνω από αυτό.
Αρχιμήδης και Ποσό
Ο Έλληνας φιλόσοφος και μαθηματικός Αρχιμήδης έλαβε αυτή την κατανόηση της πίεσης ένα βήμα παραπέρα και έβλεπε γιατί ένα ρευστό εφαρμόζει ένα ορισμένο ποσό ανοδικής δύναμης σε ένα αντικείμενο και τον αναγκάζει να ανεβαίνει και να επιπλέει ή να του επιτρέπει να βυθιστεί. Προσδιόρισε ότι η ανοδική δύναμη ήταν ίση με το βάρος του νερού που μετατοπίστηκε από το βυθισμένο αντικείμενο. Για παράδειγμα, το νερό ζυγίζει ένα γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό. Αν βυθίσετε μια μπάλα με όγκο 25 κυβικών εκατοστών, θα έχετε μετατοπίσει 25 γραμμάρια νερού. Επομένως, η προκύπτουσα δύναμη πλεύσης σε αυτή τη σφαίρα θα είναι 25 Newtons (Newtons είναι μονάδες που μετρούν τη δύναμη). Αυτή η αυξητική δύναμη βασίζεται πάντοτε στη μάζα του μετατοπιζόμενου νερού, και όχι στη μάζα του αντικειμένου.
Πυκνότητα ως Αποφασιστής
Η πυκνότητα είναι τελικά ο παράγοντας που καθορίζει εάν ένα αντικείμενο θα επιπλεύσει, θα βυθιστεί ή θα παραμείνει ουδέτερα πλωτό σε ένα υγρό. Για παράδειγμα, εάν η μπάλα των 25 κυβικών εκατοστών είναι κοίλη και γεμάτη με αέρα, θα είναι ελαφρύτερη από τα 25 γραμμάρια νερού που έχει μετατοπίσει και θα επιπλέει. Εάν η σφαίρα είναι κατασκευασμένη από πυκνότερο υλικό, όπως ο σίδηρος, μπορεί να είναι πολύ βαρύτερο και να βυθίζεται γρήγορα στον πυθμένα του νερού. Εάν βυθίσετε μια μπάλα που ζυγίζει ακριβώς 25 γραμμάρια, ωστόσο, η δύναμη πλεύσης δεν θα την οδηγήσει στην επιφάνεια, αλλά απλά να την κρατήσετε από το ναυάγιο. Αυτή η σφαίρα θα παραμείνει ουδέτερα φουσκωμένη στο σώμα του ρευστού μέχρι να ενεργήσει από μια εξωτερική δύναμη.