В механике жидкости смещение происходит , когда объект в значительной степени погружен в жидкость , отталкивая его и занимая свое место. Затем можно измерить объем вытесненной жидкости и вывести из этого объем погруженного объекта: объем погруженного объекта будет точно равен объему вытесненной жидкости.
Объект, который тонет, вытесняет количество жидкости, равное объему объекта. Таким образом, плавучесть выражается через принцип Архимеда , который гласит, что вес объекта уменьшается на его объем, умноженный на плотность жидкости. Если вес объекта меньше этой смещенной величины, объект плавает; если больше, то он тонет. Количество вытесненной жидкости напрямую связано (через принцип Архимеда) с ее объемом.
В случае, если объект тонет (полностью погружается в воду), его объем смещается. В случае плавающего объекта количество вытесненной жидкости будет равно весу вытесняющего объекта.
Этот метод можно использовать для измерения объема твердого объекта, даже если его форма неправильная. Существует несколько методов такого измерения. В одном случае повышение уровня жидкости регистрируется при погружении объекта в жидкость (обычно воду). Во втором случае объект погружается в сосуд, полный жидкости (называемый переливной канистрой), в результате чего она переливается. Затем пролитую жидкость собирают и измеряют ее объем. В третьем случае предмет подвешивают под поверхностью жидкости и измеряют увеличение веса сосуда. Увеличение веса равно количеству жидкости, вытесненной объектом, что равно произведению объема подвешенного объекта на плотность жидкости. [1]
Идея принципа Архимеда заключается в том, что объект, погруженный в жидкость, выдерживает сила, равная весу жидкости, вытесненной этим объектом. [2] Вес вытесненной жидкости можно найти математически. Массу вытесненной жидкости можно выразить через плотность и ее объем m = ρV . Вытесняемая 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 в цилиндр достаточно плавучий сосуд и отметив уровень воды. После помещения предмета или вещества в сосуд разница в весе объемов уровня воды будет равна весу предмета.