Oppdrift – Arkimedes’ lov, flyte eller synke

Arkimedes’ lov

En gjenstand i en væske får en oppdrift som er lik tyngden av væsken den fortrenger: O = ρ · g · V, der ρ er tettheten til væsken og V er volumet under overflaten. Senker du 10 liter ned i ferskvann, fortrenges 10 kg vann, og oppdriften blir 1 000 · 9,81 · 0,01 = 98,1 N.

Flyter eller synker?

Sammenlign tettheten til gjenstanden med tettheten til væsken. Er gjenstanden lettere per liter, flyter den, og andelen under overflaten er forholdet mellom tetthetene. En kasse på 10 liter som veier 6 kg, har tettheten 600 kg/m³ og flyter med 60 % under vann.

Is har tettheten 917 kg/m³. I sjøvann ligger derfor 89,5 % av et isfjell under overflaten, og i ferskvann 91,7 %. Det er derfra uttrykket «toppen av isfjellet» kommer.

Tilsynelatende vekt

Også det som synker, får oppdrift, og føles lettere i vann. En aluminiumsbit på 1 liter veier 2,7 kg, men i vann trenger du bare å holde 1,7 kg. Det var slik Arkimedes etter sigende avslørte om en krone var av rent gull: gull og sølv med samme masse fortrenger ulike mengder vann.

Hvorfor flyter et stålskip?

Stål har tetthet rundt 7 850 kg/m³ og synker som en stein. Et skip er likevel stort sett luft. Gjennomsnittstettheten for skrog, last og luft er lavere enn sjøvannets, og skipet synker ned til det har fortrengt like mye vann som det selv veier. Mer last gir dypere stikk. Fordi sjøvann er tyngre enn ferskvann, ligger en båt litt høyere i sjøen enn i en innsjø.

Hvor mye kan flåten bære?

Største last er vannet flåten kan fortrenge minus flåtens egen masse: ρ · V − m. En flåte av fire dunker på 50 liter (til sammen 200 liter) og planker på 20 kg kan bære 180 kg i ferskvann før den ligger i vannflaten. Ta god margin, for bølger og skjev last krever mer.

Oppdrift i luft

Arkimedes’ lov gjelder også i gasser. 1 m³ luft veier 1,204 kg, så alt med volum 1 m³ får en oppdrift på 11,81 N. En heliumballong løfter fordi helium er mye lettere enn luft; netto løfteevne er rundt 1,038 kg per m³ ved 20 °C. Tettheter for andre stoffer finner du i tetthetskalkulatoren, og trykket på ulike dybder i hydrostatisk trykk. Volumet av en sylinderformet dunk kan du regne ut med volum av sylinder.