Waarom blijft een voorwerp drijven of zinken als het op het wateroppervlak wordt geplaatst?

Waarom blijft een voorwerp drijven of zinken als het op het wateroppervlak wordt geplaatst?

Wanneer een voorwerp op het wateroppervlak wordt geplaatst, ondervindt het verschillende krachten: de opwaartse kracht (ook bekend als de Archimedeskracht) en de zwaartekracht. Of het voorwerp drijft of zinkt, hangt af van de relatieve grootte van deze krachten.

Drijvend

Een voorwerp drijft als de opwaartse kracht groter is dan de zwaartekracht. De opwaartse kracht is de kracht die het water opwaarts uitoefent op het ondergedompelde deel van het voorwerp. Deze kracht is gelijk aan het gewicht van het door het voorwerp verplaatste water.

De zwaartekracht is de kracht die de aarde op het voorwerp uitoefent. Deze kracht is gelijk aan de massa van het voorwerp maal de versnelling als gevolg van de zwaartekracht.

Als de opwaartse kracht groter is dan de zwaartekracht, zal het voorwerp naar boven worden geduwd totdat het gedeeltelijk onder water zit. Het deel van het voorwerp dat onder water zit zal evenveel water verplaatsen als het gewicht van het voorwerp. Het voorwerp zal in evenwicht zijn en blijven drijven op het wateroppervlak.

Zinkend

Een voorwerp zinkt als de zwaartekracht groter is dan de opwaartse kracht. Als het voorwerp denser is dan water, zal het meer wegen dan het water dat het verplaatst. De opwaartse kracht zal onvoldoende zijn om het gewicht van het voorwerp tegen te gaan, waardoor het zal zinken.

Als het voorwerp minder zwaar is dan het water dat het verplaatst, zal het drijven. Hoe dichter het voorwerp bij de dichtheid van water komt, hoe lager het drijft in het water.

Dichtheid

De dichtheid van een voorwerp is een maat voor zijn massa per volume-eenheid. De dichtheid van water is ongeveer 1 gram per kubieke centimeter (g/cm³). Voorwerpen met een dichtheid lager dan 1 g/cm³ zullen drijven, terwijl voorwerpen met een dichtheid hoger dan 1 g/cm³ zullen zinken.

Voorbeeld:

• Een houten plank met een dichtheid van 0,5 g/cm³ zal drijven omdat hij minder dicht is dan water.
• Een metalen staaf met een dichtheid van 8 g/cm³ zal zinken omdat hij dichter is dan water.