oppdrift

For å forklare hva oppdrift er, kan man tenke seg en væske eller gass med massetetthet ρ_v i en beholder. En liten del av denne væsken eller gassen har volum V og masse m=ρ_vV. Væske eller gassmolekyler som befinner seg utenfor dette volumet vil virrevandre rundt og kollidere med molekylene på overflaten av volumet V. Hvert av disse molekylene vil i gjennomsnitt derfor virke med en nettokraft inn mot overflaten av volumet V, som vist i figuren til høyre. Vi vet også at tyngdekraften mg virker på volumet V med masse m. Imidlertid er væsken eller gassen i ro og beveger seg ikke oppover eller nedover, og dermed må kraften fra alle molekylene som kolliderer med volumet V være lik tyngdekraften mg. Dette enkle argumentet viser derfor at nettokraften F fra alle molekylene som kolliderer med volumet V er rettet oppover og gitt som F=mg=ρ_vVg.

Dersom man nå bytter ut væskevolumet V med et faststoff, vil kraften F fortsatt være den samme, fordi væskemolekylene vil fortsatt kollidere med overflaten som avgrenser volumet V. Man sier derfor at det virker en oppdrift som er rettet vertikalt oppover og er lik tyngden av den fortrengte gass- eller væskemengde. Dette prinsippet kalles ofte arkimedesloven.

Som et eksempel, kan man finne ut hvor mye av isen i et isfjell som ligger under sjøoverflaten på grunn av oppdrift.

Man kan tenke seg at is har massetetthet ρ_is=917 kg/m³, mens sjøvann har massetetthet ρ_v=1024 kg/m³. Man tenker seg videre at isen har volum V=V₁+V₂, der V₂ er volumet over sjøen og V₁ er volumet under sjøoverflaten.

Vi vet at tyngdekraften på isen er rettet nedover og er lik ρ_is(V₁+V₂)g. Oppdriften på isen er like stor som tyngden av den fortrengte væskemengde, altså ρ_vV₁g. Siden isen ligger i ro, sier Newtons andre lov at oppdriften er like stor som tyngdekraften, slik at ρ_is(V₁+V₂)g= ρ_vV₁g. Dette betyr at fraksjonen av is under sjøoverflaten er V₁/(V₁+V₂) = ρ_is/ρ_v = (917 kg/m³)/(1024 kg/m³) = 0.896.

Det betyr at 89.6% av isen ligger under sjøoverflaten.

• arkimedesloven