Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно - стр. 51

Похожий вывод справедлив и для воды, но в более ярко выраженном виде: подобно тому как стоит подняться на высоту 5000 м, чтобы давление воздуха снизилось вдвое, так достаточно погрузиться на 10 м под воду, чтобы давление воды удвоилось. Это происходит потому, что вода гораздо плотнее воздуха, поскольку ее молекулы проникают друг в друга (в этом разница между жидкостью и газом): при одном и том же объеме вес воды гораздо больше веса воздуха (кубический метр воды весит около 1000 кг, а воздуха только 1 кг). Соответственно, вода гораздо сильнее сжата собственным весом, и давление в ней очень быстро нарастает (давление на дне океана в сотни раз больше атмосферного!)

Изменение давления на разной глубине помогает понять один простой феномен: мы можем плавать в воде, хотя наш вес должен был бы нас утопить. Мы видели, что направление силы давления меняется от высокого к низкому: поскольку на глубине давление увеличивается, эта сила направлена вверх, и отчасти она компенсирует наш вес. Этот феномен называется «силой Архимеда».

Если точнее, мы видели, что более мощное давление на глубине в точности уравновешивает вес воды[6]. Это значит, что его недостаточно, чтобы компенсировать вес предмета «более тяжелого, чем вода», который тонет. Но оно больше веса предмета «более легкого, чем вода», который всплывает на поверхность.

НЕКОТОРЫЕ ДОПОЛНЕНИЯ

Рассмотрим предмет, который плавает по воде: сила Архимеда полностью компенсирует его вес, поэтому он не испытывает никакого ускорения. Эта сила равна весу жидкости, вымещенной предметом: вес воздуха слишком мал по сравнению с весом воды, поэтому главное действие оказывает вода.

То есть сила Архимеда пропорциональна объему погруженной в воду части предмета: если предмет очень легкий, достаточно небольшого погруженного объема, чтобы компенсировать его вес. Так происходит с теннисным шариком, который плавает по поверхности, едва погружаясь в воду.

Но если плотность предмета приближается к плотности воды, ему понадобится погрузиться почти полностью, чтобы сила Архимеда компенсировала его вес. Так происходит с телом человека: оно содержит большое количество воды, и его плотность почти та же, что у воды, а значит, оно практически готово утонуть.

Сделайте глубокий вдох: в вашем теле будет больше воздуха, и ваш объем увеличивается. Ваша плотность станет меньше, чем плотность воды, и ваше тело будет держаться на поверхности.

Сделайте глубокий выдох: ваш объем уменьшится, и вы начнете тонуть! Тогда вам придется слегка шевелить руками, чтобы удержаться на поверхности.