buoyancyrörelser

Buoyancyrörelser avser vertikala rörelser hos föremål i vätskor eller gaser som styrs av buoyanta krafter. Dessa rörelser följer Arkimedes princip: den buoyanta kraften som verkar på ett nedsänkt föremål är lika stor som vikten av den vätska som föremålet tränger undan. Kraften ökar med volymen av det nedsänkta föremålet och med fluidens densitet. Om objektets genomsnittliga densitet är lägre än fluidens densitet uppstår ett nettokraft uppåt och föremålet flyter; om densiteten är högre sjunker det.

Faktorer som påverkar storleken och riktningen av buoyancy är fluidens täthet, föremålets volym och dess egen densitet. Ekvationen F_b ≈ ρ_fluid g V_sub används ofta för att beskriva kraften, där ρ_fluid är fluidens densitet, g är gravitationsaccelerationen och V_sub är den undanträngda volymen. Värdet avgör om ett objekt flyter, svävar eller sjunker.

Stabilitet och rörelse hos flytande objekt hänger på hur färdigt de återgår till jämvikt när de lutas. Den relativa positionen mellan center of buoyancy och center of gravity avgör om en kropp stabiliseras eller tippas vidare. Vid positiv metacentric höjd återgår kroppen till planläge; vid negativ kan den hålla kvar en lutning. För små förändringar i volym och obalans kan små instabiliteter uppstå, särskilt i skepp och flytande strukturer.

Praktiska exempel på buoyancyrörelser inkluderar fartyg och båtar som flyter tack vare undanträngd vatten, ubåtar som reglerar sin tyngd med ballastvatten för att sjunka eller stiga, samt gasfyllda balonger och simblåsor hos fisk som reglerar sin djupposition. Buoyancy används också i meteorologi och teknik där luftens eller vätskors densitet varierar.