Hiç "Katı cisimler neden su yüzeyinde yüzer?" diye sordunuz mu? Mantarı suya atarsanız, mantar yüzer. Öte yandan, bir dikiş iğnesi veya taşı suya atarsanız, iğne veya taş mantardan daha küçük olsa bile batar. Katı bir cismin su yüzeyinde yüzmesine hangi faktörler neden olur?
Dünyanın yerçekimi kuvveti, yeryüzündeki her cisme etki eder; dolayısıyla kütlesi olan her cismin bir yerçekimi kuvveti vardır. Katı bir cismin ağırlık kuvveti (w), suyun kaldırma kuvvetinden (FA ) daha küçükse , katı cisim suya batırıldığında yukarı doğru hareket eder ve su yüzeyinde yüzer.
Cisimler yukarı doğru hareket eder ve su yüzeyinde yüzerler çünkü cisme etki eden, yukarı doğru yönelmiş toplam bir kuvvet veya bileşke kuvvet vardır; bu toplam kuvvetin büyüklüğü = kaldırma kuvveti – yerçekimi kuvvetidir.
Açıklama: ρ = kütle yoğunluğu, g = yerçekimi ivmesi, VBenda = suya batırılmış bir cismin hacmi (cismin tüm kısımları suya batırılmıştır), P = basınç, A = yüzey alanı, m = cismin kütlesi.
Bu denkleme dayanarak, suya batırılmış bir cismin hareket yönünün yalnızca cismin yoğunluğu ve suyun yoğunluğundan etkilendiği sonucuna varılabilir. Eğer suyun yoğunluğu cismin yoğunluğundan büyükse, cisim suya batırıldıktan sonra yukarı doğru hareket eder (cisim yüzer).
Bir cisim su yüzeyinde yüzdüğünde, bileşke kuvvetin sıfır olması ve cismin statik dengede (hareketsiz) olması için kaldırma kuvvetinin büyüklüğü cismin ağırlığının büyüklüğüne eşit olmalıdır.
Açıklama: ρ = yoğunluk, v 1 = suya batırılmış cismin hacmi, v 2 = cismin toplam hacmi
Bir cisim su yüzeyinde yüzdüğünde, suya batmış cismin hacmi, cismin hacmi ve suyun yoğunluğunun cismin yoğunluğuna oranıyla belirlenir. Cisim su dışında bir sıvının yüzeyinde yüzüyorsa, suyun yoğunluğu yerine sıvının yoğunluğu kullanılır.
