Eureka!
Doświadczenie ilustruje prawo Archimedesa. Jeżeli na szalkach znajdą się: srebrna korona i sztabka srebra o tej samej objętości, to po ich zanurzeniu waga wskaże równowagę. Natomiast jeśli korona i sztabka ważą tyle samo, ale są wykonane z innego materiału – zanurzona waga wychyli się.
Według legendy eksperyment ten jest związany z zadaniem, które król Syrakuz postawił przed greckim matematykiem Archimedesem. Władca kazał sprawdzić, czy jego nowa korona została wykonana z czystego złota. Archimedes wpadł na rozwiązanie podczas kąpieli, obserwując wodę, która wylała się, gdy wszedł do pełnej wanny.
Prawo Archimedesa jest ściśle związane z legendą o królu Syrakuz Hieronie, który chciał sprawdzić, czy jego korona została wykonana z czystego złota, czy może złotnik okazał się nieuczciwy i dodał do złota inny, tańszy metal. Zlecił rozwiązanie problemu Archimedesowi – greckiemu matematykowi, fizykowi i wynalazcy. Podobno Archimedes wpadł na rozwiązanie problemu w czasie kąpieli w wannie. Zauważył, że gdy wchodził do wanny, z tej wylała się woda, a jego zanurzone ciało stało się pozornie lżejsze.
Siła wyporu działa na każde ciało, które jest zanurzone w płynie, i jest równa ciężarowi wypartej przez dany przedmiot cieczy. Jeżeli do wody wrzucimy worek z piaskiem o objętości 10 litrów, to po całkowitym zanurzeniu będzie on „lżejszy” o 10 kilogramów, czyli tyle, ile waży 10 litrów wody.
Siłę wyporu można opisać wzorem:
Fw = ρgV gdzie: ρ – gęstość wypartej cieczy, g – przyśpieszenie ziemskie, V – objętość wypartej cieczy
Ze wzoru widać, że siła wyporu nie zależy od tego, ile waży dane ciało, a jedynie od tego, jaka jest jego objętość.
Dzięki temu nawet ogromne i ciężkie statki są w stanie pływać po wodzie, mimo że są wykonane ze stali, która przecież sama z siebie nie unosi się na wodzie. Statki mają jednak bardzo dużą objętość i, mimo stalowej konstrukcji, większość tej objętości wypełnia powietrze. Dzięki temu „gęstość” całego statku jest wystarczająco mała, żeby siła wyporu utrzymywała go na wodzie.
Siła wyporu działa nie tylko w cieczach, lecz także w gazach. Dzięki niej balony wypełnione gazami lżejszymi od powietrza, takimi jak hel, wodór czy rozgrzane powietrze, unoszą się w powietrzu. Gęstość powietrza jest jednak zbyt mała, byśmy bezpośrednio odczuli tę siłę.