Эврика!
Эксперимент иллюстрирует принцип Архимеда. Если серебряная корона и серебряный слиток одного объёма помещены на весы, они останутся сбалансированными при погружении. Однако если корона и слиток весят одинаково, но сделаны из разных материалов, весы наклонятся.
Согласно легенде, этот эксперимент связан с задачей, поставленной перед греческим математиком Архимедом царём Сиракуз. Правитель хотел проверить, изготовлена ли его новая корона из чистого золота. Архимед нашёл решение, принимая ванну, наблюдая за вытесненной водой.
Принцип Архимеда тесно связан с легендой о царе Гиероне из Сиракуз, который хотел проверить, изготовлена ли его корона из чистого золота или же недобросовестный ювелир добавил другой, более дешёвый металл. Он поручил задачу Архимеду – греческому математику, физику и изобретателю. Якобы Архимед обнаружил решение, принимая ванну. Он заметил, что, входя в ванну, вода выливается, а его погружённое тело кажется легче.
Выталкивающая сила действует на каждое тело, погружённое в жидкость, и равна весу вытесненной жидкости. Если в воду бросить мешок с песком объёмом 10 литров, после полного погружения он будет казаться "легче" на 10 килограммов – это вес 10 литров воды.
Выталкивающая сила описывается формулой:
Fw = ρgV, где: ρ – плотность вытесненной жидкости, g – ускорение свободного падения, V – объём вытесненной жидкости.
Из формулы видно, что выталкивающая сила не зависит от веса тела, а только от его объёма.
Это объясняет, почему даже огромные и тяжёлые корабли могут плавать по воде, несмотря на то, что они сделаны из стали, которая сама по себе не держится на воде. Корабли имеют большой объём, и несмотря на их стальную конструкцию, большая часть объёма заполнена воздухом. В результате "плотность" всего корабля достаточно мала, чтобы выталкивающая сила удерживала его на воде.
Выталкивающая сила действует не только в жидкостях, но и в газах. Благодаря этому воздушные шары, наполненные газами, более лёгкими, чем воздух, такими как гелий, водород или нагретый воздух, поднимаются в воздух. Однако плотность воздуха слишком мала, чтобы мы могли непосредственно ощутить эту силу.