Физика — это весело. Почему гвозди тонут в океане, а огромные металлические корабли плавают

В то время как внимание ученых сосредоточено на загадках Вселенной и решении климатического кризиса, люди, на самом деле, стремятся получить ответы на гораздо более просты, но забавные вопросы. Например, в группе "Физика — это весело" один пользователь заинтересовался вопросом о том, почему гвоздь тонет в воде, а железный корабль плывет, пишет IFLScience.

Исследователи отвлеклись от загадок Вселенной, чтобы ответить на этот вопрос. Для понимания причин стоит немного вспомнить о плотности и плавучести. Плавучесть — направленная вверх сила жидкости, действующая на все тела внутри нее. Она возникает из-за того, что давление внутри жидкости тем больше, чем глубже вы в нее погружаетесь.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Давление внизу объекта внутри жидкости выше, чем вверху, что и вызывает восходящую силу. Согласно принципу Архимеда, на тело, погруженное полностью или частично в жидкость, действует выталкивающая сила, а ее величина равна весу жидкости, которую оно вытесняет. Если выталкивающая сила больше нисходящей силы объекта, помещенного в нее, объект будет плавать. В то же время более плотные чем вода объекты будут тонуть, пока их силы не уравняются.

Что насчет кораблей? Сталь плотнее воды, а грузовые суда загружены сотнями тысяч тонн груза — значит ли это, что они должны тонуть? Как мы видим, это не так.

Твердый стальной предмет безусловно утонул бы, но корабли не состоят лишь из твердой стали, они также наполнены всевозможными другими материалами, в том числе воздухом, удерживающим их на плаву. Средняя плотность корабля, включая воздух внутри него, ниже плотности воды, поэтому восходящая сила больше, чем та, что притягивает его ко дну океана, и поэтому лодка плывет.

Простыми словами, если в воду поместить корабль весом 100 000 тонн, он будет тонуть, пока не вытеснит 100 000 тонн воды. Если дополнительно загрузить корабль предметами плотнее воды, он продолжит погружаться в воду, пока не вытеснит новый дополнительный вес.

В то же время, если продолжить вытеснять воздух, удерживающий вас на плаву, и в конечном итоге лодка затонет и опустится на морское дно, как и гвоздь.