คุณเคยสงสัยไหมว่า ทำไมวัตถุแข็งจึงลอยอยู่บนผิวน้ำ? คุณลองเอาจุกไม้ก๊อกใส่น้ำดูสิ จุกไม้ก๊อกก็ลอย ในทางกลับกัน ถ้าคุณเอาเข็มเย็บผ้าหรือก้อนหินใส่น้ำ เข็มเย็บผ้าหรือก้อนหินก็จะจมลง ทั้งๆ ที่ขนาดของเข็มหรือก้อนหินนั้นเล็กกว่าจุกไม้ก๊อกมาก อะไรคือปัจจัยที่ทำให้วัตถุแข็งลอยอยู่บนผิวน้ำ?
แรงโน้มถ่วงของโลกกระทำต่อวัตถุทุกชิ้นบนพื้นผิวโลก ดังนั้นวัตถุทุกชิ้นที่มีมวลจึงมีแรงโน้มถ่วง หากแรงโน้มถ่วง (w) ของวัตถุแข็งมีค่าน้อยกว่าแรงลอยตัว (FA )ของน้ำ เมื่อวัตถุแข็งนั้นจุ่มลงในน้ำ วัตถุจะเคลื่อนที่ขึ้นและลอยอยู่บนผิวน้ำ
วัตถุเคลื่อนที่ขึ้นและลอยอยู่บนผิวน้ำเนื่องจากมีแรงรวมหรือแรงลัพธ์ที่พุ่งขึ้นกระทำต่อวัตถุ โดยขนาดของแรงรวมเท่ากับ แรงลอยตัว ลบด้วย แรงโน้มถ่วง
คำอธิบาย: ρ = ความหนาแน่นมวล, g = ความเร่งโน้มถ่วง, Vเบนดา = ปริมาตรของวัตถุที่จุ่มอยู่ในน้ำ (ทุกส่วนของวัตถุจุ่มอยู่ในน้ำ), P = ความดัน, A = พื้นที่ผิว, m = มวลของวัตถุ
จากสมการนี้ สรุปได้ว่าทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุที่จมอยู่ในน้ำนั้นได้รับอิทธิพลจากความหนาแน่นของวัตถุและความหนาแน่นของน้ำเท่านั้น หากความหนาแน่นของน้ำมากกว่าความหนาแน่นของวัตถุ วัตถุจะเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนหลังจากจมอยู่ในน้ำ (วัตถุลอยน้ำ)
เมื่อวัตถุลอยอยู่บนผิวน้ำ ขนาดของแรงลอยตัวจะต้องเท่ากับขนาดของน้ำหนักของวัตถุ เพื่อให้แรงลัพธ์เป็นศูนย์ และวัตถุอยู่ในสภาวะสมดุลสถิต (วัตถุหยุดนิ่ง)
คำอธิบาย: ρ = ความหนาแน่น, v 1 = ปริมาตรของวัตถุที่จุ่มอยู่ในน้ำ, v 2 = ปริมาตรทั้งหมดของวัตถุ
เมื่อวัตถุลอยอยู่บนผิวน้ำ ปริมาตรของวัตถุที่จมอยู่ในน้ำจะถูกกำหนดโดยปริมาตรของวัตถุและอัตราส่วนของความหนาแน่นของน้ำต่อความหนาแน่นของวัตถุ แต่ถ้าวัตถุลอยอยู่บนผิวของเหลวอื่นที่ไม่ใช่น้ำ ความหนาแน่นของน้ำจะถูกแทนที่ด้วยความหนาแน่นของของเหลวนั้น
