В механике жидкости смещение происходит , когда объект в значительной степени погружается в жидкость , выталкивая его с пути и занимая его место. Затем можно измерить объем вытесненной жидкости, и из этого можно вывести объем погруженного объекта: объем погруженного объекта будет точно равен объему вытесненной жидкости.
Погруженный в жидкость объект вытесняет количество жидкости, равное объему объекта. Таким образом, плавучесть выражается через закон Архимеда , который гласит, что вес объекта уменьшается на его объем, умноженный на плотность жидкости. Если вес объекта меньше этого вытесненного количества, объект плавает; если больше, он тонет. Количество вытесненной жидкости напрямую связано (через закон Архимеда) с ее объемом. В случае объекта, который тонет (полностью погружен), объем объекта вытесняется. В случае объекта, который плавает, вес вытесненной жидкости будет равен весу вытесняющего объекта.
Этот метод можно использовать для измерения объема твердого объекта, даже если его форма не является правильной. Существует несколько методов такого измерения. В одном случае регистрируется увеличение уровня жидкости, когда объект погружается в жидкость (обычно в воду). Во втором случае объект погружается в сосуд, полный жидкости (называемый переливной банкой), заставляя ее переливаться. Затем пролитая жидкость собирается и измеряется ее объем. В третьем случае объект подвешивается под поверхностью жидкости и измеряется увеличение веса сосуда. Увеличение веса равно количеству жидкости, вытесненной объектом, что равно объему подвешенного объекта, умноженному на плотность жидкости. [1]
Концепция закона Архимеда заключается в том, что погруженный в жидкость объект выталкивается силой, равной весу жидкости, вытесненной объектом. [2] Вес вытесненной жидкости можно найти математически. Масса вытесненной жидкости может быть выражена через плотность и ее объем, m = ρV . Вытесненная жидкость имеет вес W = mg , где g — ускорение свободного падения . Следовательно, вес вытесненной жидкости можно выразить как W = ρVg .
Вес предмета или вещества можно измерить, поместив достаточно плавучий сосуд в цилиндр и отметив уровень воды. После помещения предмета или вещества в сосуд разница в весе объемов уровня воды будет равна весу предмета.