Genstande i vand - synke eller flyde? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Genstande i vand - syn...

04. maj 2014

Genstande i vand - synke eller flyde?

Hej Spørg om Fysik
Jeg tænkte, at hvis et objekt, der normalt ville flyde, kom langt nok under vand, ville det så blive der, synke eller stige op igen?

Med venlig hilsen
M C

En genstand, som ikke er vandsugende, og som ikke ændrer form vil, hvis man lægger den i vandet, enten flyde eller synke.

Hvis vi siger, at densiteten (massefylden) af vand er 1000 kg/m2, så vil genstande der har densitet højere end vands synke, og mindre end vand flyde. Hvis densiteten lige præcis er som vands densitet, kommer det til at afhænge af bevægelse og temperaturforhold i vandet.

Skib - for lidt opdrift

Når et menneske svømmer, og evt. flyder på vandet, skyldes det, at vi stort set er af vand, og har en densitet omkring 1000 kg/m2 Hvis vi så har en del luft i lungerne flyder vi, fordi vores rumfang ændres ved indåndingen, dvs. vi fylder lidt mere og vejer det samme, vi flyder. Hvis man ånder ud, er det derfor lettere at dykke (men ikke at blive nede, fordi man så derefter skal ånde). Når man svømmer under vandet, er der en opdrift som søger at få en op til overfladen, men man kan med svømmetagene bestemme, at man holder sig langs bunden.

Flydende person, forøget opdrift fra luften der forøger rumfanget og mindsker densitet

En U-båd har et jernskrog, som har konstant rumfang. Når man skal dykke med U-båden, har man flere tanke man lukker vand ind i, så båden får det man kalder negativ opdrift, dvs. den synker. Gør man ikke noget vil den fortsætte helt til bunden, og er man på meget dybt vand, vil U-båden blive knust i en dybde af en del hundrede meter, afhængig af konstruktionen. Der er flere tanke, fordi man naturligvis ikke ønsker, at båden skal kæntre, lægge sig på siden, eller stå på højkant, så man lukker vand ind på en ballanceret måde.

Opdriften kan forøges

Når U-båden igen ønsker at komme til overfladen ”blæser” man tankene (som kaldes ballasttanke), dvs. man blæser vandet ud med trykluft, som man har i båden i tanke bl.a. til formålet. Tankene med vand kan for så vidt være både udenpå båden (imellem yder- og inderskrog) og inde i skroget, og de tanke der sidder udenpå kan være åbne forneden. De tanke der er inde i båden kan man pumpe vandet ud af. Konventionelle U-både har også olietanke. De er ofte udenpå skroget, og som ballasttankene åbne forneden så slatvandet efterhånden fylder dem op når olien bruges. Olien bruges ovenfra naturligvis, idet olie har lavere densitet end vand, og altså flyder ovenpå.

Snit af ubåd

En U-båd svæver ikke stillestående i vandet. Ønsker man at ligge stille i bestemt dybde, må der hele tiden pumpes lidt vand ind eller ud på grund af strømninger densitetsforskelle mm.

Når U-båden er neddykket og bevæger sig, ”flyver” den i vandet. U-både har nogle vandrette  ”vinger” for og bag i begge sider, som kan slås ud, og når båden har fart fremad, kan man ved at hælde disse klapper holde båden i en bestemt dybde. Desuden er der normale ror bagude, så man kan dreje båden. Oftest indstilles ballasttankene, så man har svag positiv opdrift, og rorene så holder båden nede.

U-bådens bagerste højderor og sideror

Ting vil altså normalt enten flyde ovenpå, eller synke helt. Kun hvis noget ændres, vil man se, at en flydende ting synker, eller at en sunket genstand flyder op. F.eks et stykke brød som kastes ud, trækker efterhånden vand og synker. Tilsvarende døde genstande, hvor der opstår gæring, kan flyde op fra bunden. Densiteten afgør altså altid om stillestående ting går til bunds eller flyder, med mindre man ved hjælp af fart og ror bestemmer det. 

Fisk har som ubåde en opdrift i form af en blære, som ligger indeni langs ryggen, som kaldes svømmeblæren (når man renser f.eks.  rødspætter er og andre småfisk, ses svømmeblæren ofte som noget mørk hudagtigt, som ligger lige under rygraden).

Fisk svømmeblære

De kan automatisk ændre luftmængden i blæren med gas fra blodet, samt med muskulatur, og holde sig tæt på neutral opdrift, men i det store og hele virker de som beskrevet under U-båden. Visse fisk supplerer dette med at sluge vand for at tilpasse opdriften.

Med venlig hilsen
Malte Olsen