Todos os líquidos são fluidos, mas, curiosamente, nem todos os fluidos são líquidos. Qualquer coisa que possa fluir - como um gás - é um fluido e pode criar uma força flutuante. A flutuabilidade é causada quando as áreas de maior pressão abaixo de um objeto exercem força para cima, em direção a áreas de menor pressão. A quantidade de força de flutuação que um fluido exerce, no entanto, é determinada pelo volume do objeto e de acordo com o princípio de Arquimedes.
Pascal e pressão
Antes que você possa entender como as diferenças na pressão do fluido podem afetam a flutuabilidade, você precisa primeiro entender como a pressão se comporta nos fluidos. O princípio de Pascal afirma que quando a pressão é alterada em qualquer local dentro de um sistema fechado, essa mudança de pressão será sentida igualmente em todos os pontos dentro desse sistema e em todas as direções. Este princípio é aquele que permite que os sistemas hidráulicos funcionem. Também determina que, dentro de um corpo de fluido, onde não há fatores adicionais que afetem a pressão, a pressão permanecerá constante e uniforme. Na Terra, no entanto, geralmente há pelo menos uma outra força que causa uma variação na pressão de um fluido, e essa força é a gravidade.
Profundidade e Diferença
A gravidade puxa para baixo em tudo que tem massa. Portanto, quando a gravidade puxa para baixo em um corpo de fluido, o peso do fluido nas partes superiores do corpo se acumula sobre o fluido nas partes inferiores, criando um grau de pressão crescente à medida que você se move para baixo dentro desse fluido. Por exemplo, se você mergulhar profundamente em um lago, sentirá uma pressão crescente em seus ouvidos - e talvez até mesmo em seu corpo - quanto mais fundo você mergulhar. Se você parar de nadar para baixo, a pressão mais alta abaixo irá empurrá-lo de volta para a área de menor pressão. Desse modo, a gravidade criou uma dinâmica de pressão que determina que sempre haverá maior pressão sob um objeto submerso do que sobre ele.
Arquimedes e quantidade
O filósofo e matemático grego Arquimedes interpretou esse entendimento. de pressão um passo adiante, e fazia sentido porque um fluido aplica uma certa quantidade de força ascendente a um objeto e faz com que ele suba e flutue ou permita que ele afunde. Ele determinou que a força ascendente era igual ao peso da água deslocada pelo objeto submerso. Por exemplo, a água pesa um grama por centímetro cúbico. Se você submergir uma bola com um volume de 25 centímetros cúbicos, terá deslocado 25 gramas de água. Portanto, a resultante força de empuxo nessa bola será de 25 Newtons (Newtons são unidades que medem força). Essa força de empuxo é sempre baseada na massa da água deslocada, no entanto, e não na massa do objeto.
Densidade como Decisor
A densidade é, em última análise, o fator que determina se um objeto será flutuar, afundar ou permanecer flutuando de forma neutra em um fluido. Por exemplo, se essa bola de 25 centímetros cúbicos é oca e cheia de ar, ela será mais leve do que os 25 gramas de água que ela deslocou e flutuará. Se a bola é feita de um material mais denso, como ferro, pode ser muito mais pesado e afundar rapidamente no fundo do corpo de água. Se você submergir uma bola que pesa exatamente 25 gramas, no entanto, a força de empuxo não a levará até a superfície, mas simplesmente a impedirá de afundar. Esta bola permanecerá flutuando de forma neutra no corpo do fluido até ser acionada por uma força externa.
