Mamy ciało o objętości Vc i gęstości ρczanurzone w płynie o gęstości ρp. Objętość Vcwypartego przez ciało płynu równa jest objętości zanurzonego ciała (zajęło ono miejsce płynu).
Ciśnienie hydrostatyczne działa równomierniw we wszystkich kierunkach. Na górną powierzchnię A1 działa "od góry", a na dolną A2 - "od dołu".
Ciśnienie to rośnie wraz z głębokością co pokazuje wzór: |
Gdzie: p(h) - ciśnienie na głębokości h p0 - ciśnienie na powierzchni płynu ρ - gęstość płynu g - przyspieszenie ziemskie h - głębokość. |
---|
Ciśnienie działające na górną ściankę ciała to:
Ciśnienie działające na dolną ściankę ciała to:
Jako, że Fp = pA (siła = ciśnienie razy powierzchnia), to:
Siła działająca na górną ściankę ciała to:
Siła działająca na dolną ściankę ciała to:
Skoro h2 > h1, a A2= A1= A, to: F2 > F1
Wypadkowa siła wyporu (Fw = F2 - F1) skierowana jest więc "do góry" (zgodnie z kierunkiem większej siły F2 i przeciwnie do siły ciężkości Fg) i ma wartość:
Wiemy, że A(h2 - h1) to powierzchnia razy wysokość, czyli po prostu objętość zanurzonego ciała (Vc).
W ten sposób dochodzimy do końcowego wzoru na siłę wyporu: