แรงลอยตัวและหลักของอาร์คิมีดีส

ขณะที่ปลาอยู่ในน้ำ ความดันน้ำจะทำให้มีแรงของน้ำกระทำต่อตัวปลา โดยเมื่อรวมแรงทุกแรงแล้ว แรงลัพธ์ที่กระทำต่อด้านล่างของตัวปลาในทิศขึ้นจะมีขนาดมากกว่าแรงลัพธ์ที่กระทำต่อด้านบนของตัวปลาในทิศลง เพราะความดันของน้ำที่ส่วนล่างมีค่ามากกว่าความดันของน้ำที่ส่วนบน ดังนั้น การรวมแรงทั้งหมดที่น้ำกระทำต่อตัวปลาจึงเป็นแรงลัพธ์ของแรงดังกล่าวที่มีทิศขึ้น เรียกแรงลัพธ์นี้ว่า แรงลอยตัว (F_B )

อาร์คิมีดีส (Archimedes) นักปราชญ์ชาวกรีก เป็นผู้ค้นพบธรรมชาติของแรงลอยตัว และได้เสนอหลักการเกี่ยวกับการลอยและการจมของวัตถุซึ่งเรียกว่า หลักของอาร์คิมีดีส (Archimedes' principle) ดังนี้

" วัตถุที่จมในของเหลวหมดทั้งก้อนหรือจมแต่เพียงบางส่วน จะถูกแรงลอยตัวกระทำ

และแรงลอยตัวจะเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกวัตถุนั้นแทนที่ "

หลักของอาร์คิมีดีสจึงอาจเขียนได้ดังนี้

ในกรณีวัตถุจม ขนาดแรงลอยตัว = ขนาดน้ำหนักของของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับวัตถุ
ในกรณีวัตถุลอย ขนาดแรงลอยตัว = ขนาดน้ำหนักของของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากับวัตถุส่วนที่จมในของเหลว

* * เราสามารถนำความรู้เรื่องแรงลอยตัวไปอธิบายสมบัติต่างๆ ของของเหลวได้ และสามารถสรุปเป็นหลักทั่วไปได้ว่า

" เมื่อวัตถุอยู่ในของเหลวจะมีแรงลอยตัวกระทำเนื่องจากของเหลวนั้นส่งความดันกระทำต่อวัตถุเสมอ "