Plivanje tela

Iz svakodnevnog života je poznato da neka tela plivaju na površini tečnosti, druga tonu na dno, a neka lebde. Na telo potopljeno u tečnosti deluju dve sile u vertikalnom pravcu suprotnih smerova:

1. sila teže, usmerena naniže:

F_g = m · g [N]

gde je:
• m [kg] – masa tela
• g [m/s²] – ubrzanje Zemljine teže

2. sila potiska, usmerena naviše:

F_p = ρ · V · g [N]

gde je:
• ρ [kg/m³] – gustina tečnosti
• V [m³] – zapremina tela (potopljeni deo tela)
• g [m/s²] – ubrzanje Zemljine teže

Pod dejstvom tih sila (odnosno njihove rezultante) potopljeno telo će se kretati u smeru dejstva jače sile. Moguća su tri slučaja:

1. F_g > F_p

Srednja gustina tela veća je od gustine tečnosti: ρ_tela > ρ_tečnosti. Telo tone.

2. F_g = F_p

Srednja gustina tela jednaka je gustini tečnosti: ρ_tela = ρ_tečnosti. Telo se nalazi u ravnoteži na bilo kom mestu u tečnosti – telo lebdi.

3. F_g < F_p

Srednja gustina tela manja je od gustine tečnosti: ρ_tela < ρ_tečnosti. Telo isplivava na površinu, smanjuje se sila potiska jer se smanjuje potopljena zapremina tela (iz formule se vidi da sila potiska zavisi od zapremine). Kada se sila potiska i sila teže izjednače, telo se zaustavlja i pliva na površini delimično potopljeno.

Tela napravljena od supstance koja ima veću gustinu od tečnosti mogu da plivaju ako se kombinuju sa drugim telima, npr.:
1. ekser i daska – ekser, koji je inače gušći od vode i tone, zakucan u dasku može da ostane na površini;
2. brod – korito je gvozdeno, ali je unutrašnjost ispunjena vazduhom, pa se brod lako održava na površini;
3. podmornica – može da se održava na površini mora, da lebdi i da se spusti na dno mora. U podmornici postoji poseban rezervoar u koji se, pomoću pumpi, dovodi i iz njega odvodi voda. Moguća su tri slučaja:
a) prazan rezervoar – srednja gustina podmornice manja je od gustine morske vode – podmornica se održava na površini;
b) pun rezervoar – srednja gustina podmornice veća je od gustine morske vode – podmornica tone;
c) pri određenoj količini vode u rezervoaru – srednja gustina podmornice jednaka je gustini morske vode – podmornica lebdi u vodi.