Plování těles

Na těleso o objemu V a hustotě (zcela nebo částečně) ponořené do kapaliny o hustotě působí výsledná síla, jejíž velikost je . Mohou nastat tři případy:

1. - těleso klesá ke dnu, výslednice míří dolů

Kámen ve vodě nebo ve vzduchu, člověk ve vzduchu, …

2. - těleso se v kapalině vznáší, výslednice je nulová

Ryby ve vodě, …

3. - výslednice míří směrem vzhůru, těleso stoupá k volné hladině kapaliny a částečně se vynoří nad hladinu kapaliny. Ustálí se v takové poloze, kdy tíhová síla je v rovnováze se vztlakovou silou , jejíž velikost se rovná tíze kapaliny o stejném objemu jako je objem ponořené části tělesa. Těleso plove na volné hladině kapaliny. Platí: . Po dosazení a odtud . Těleso se tedy ponoří do kapaliny tím větší částí svého objemu, čím větší je jeho hustota.

Plážový míč ve vodě, železný šroub v roztaveném olovu, horkovzdušný balon při letu vzduchem, …

Tíhová síla a hydrostatická vztlaková síla se liší ve svém působišti. Zatímco tíhová síla působí v těžišti tělesa, hydrostatická vztlaková síla působí v těžišti ponořené části tělesa (viz obr. 189, na kterém je znázorněno homogenní těleso; z důvodu přehlednosti je působiště vztlakové síly posunuto).

Na různém ponoru těles v závislosti na hustotě tělesa kapaliny jsou založeny hustoměry, které slouží k měření hustoty kapaliny.

Jednoduchý a přitom funkční hustoměr lze vyrobit z krabičky od léků (šumivé tablety). Krabičku zatížíme (několik kamínků, …), aby držela ve svislé poloze, ale přitom aby se nepotopila. Na vnější stěnu přilepíme měřítko (okopírované pravítko) a ponoříme do vody. Zaznamenáme, do jaké hloubky (měřeno na přilepeném měřítku) se krabička potopí. Potom jí ponoříme do neznámé kapaliny (slaná voda, líh, …) a určíme i v ní hloubku ponoru. Poměr hloubek ponoru krabičky v různých kapalinách určuje převrácený poměr hustot těchto kapalin.

Obr. 189

Uvedené tři možnosti plování těles v kapalině platí i pro vznášení se těles v plynech.

Mezi plováním a plaváním je rozdíl. Těleso plave v horizontálním směru a přitom se mění jeho poloha ve vodě (např. z Prahy do Mělníka plave po Vltavě loď). Když těleso plove jeho poloha se nemění - těleso je v klidu částečně vynořené nad hladinou kapaliny.

Vztlaková síla se ale výrazněji uplatní v kapalinách než v plynech z jednoho prostého důvodu: hustota kapalin je zhruba tisíckrát větší než hustota plynů. Přesto je ale na působení vztlakové síly v plynech založeno vznášení těles ve vzduchu.

Dětské balónky, meteorologické balóny, …