Kelluvuus

Kelluvuus on kykyä floatata eli pysyä veden tai muun nesteen pinnalla. Se kuvaa sitä, millä tavoin kappale tai aine pysyy pinnalla ympäröivässä nesteessä tai kaasussa, ja siihen vaikuttavat sekä kappaleen tiheys että nesteen tiheys sekä mahdolliset muut tekijät kuten muoto ja pintajännitys.

Kelluvuus perustuu Archimedeen lakiin: kohteeseen kohdistuu noste, joka on yhtä suuri kuin ympäröivän nesteen painon kohteesta siirrettynä nesteen tilavuudesta. Noste voimistuu sitä enemmän, mitä suurempi on siirretyn nesteen tilavuus. Yleensä kappale kelluu, kun sen tiheys on pienempi kuin nesteen tiheys, uppoaa kokonaan ollessaan suurempi, ja on inertiakentässä neutrally buoyant, kun tiheydet ovat yhtä suuret. Kaavallisesti laskettuna, upotettu tilavuus V_sub sekä kappaleen tiheys ρ_o ja nesteen tiheys ρ_f liittyvät suhteeseen ρ_o/ρ_f = osuus, jonka kappale on upotettuna (jos kappale on tasapainossa ja koko tilavuus ei ole upotettu).

Kelluvuuteen vaikuttavat lisäksi muoto ja vakaus: kappaleen keskikohdan ja kelluvuuden kannalta merenpinnan alla olevan runkolinjan sijainti sekä veden tai kaasun tiheyden vaihtelut. Pintajännitys voi vaikuttaa erityisesti pienissä kappaleissa ja esimerkiksi öljy- tai kaasukehyksissä.

Käytännön sovelluksia ovat laivat ja rakenteet, joita rakennetaan kelluviksi tai vakaiksi sekä buoyantti- ja pelastusvälineet kuten kelluttavat laitteet, pelastusrenkaat ja kelluvat rakenteet. Kelluvuutta tarkastellaan usein tiheyden suhteella sekä tilavuus- ja muototekijöillä.