แรงลอยตัว คือ คืออะไร

แรงลอยตัว (Buoyancy) เป็นแรงที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุหรือวัสดุท่วมลงในของเหลว โดยเฉพาะในของเหลวที่มีความหนาแน่นมากกว่าวัตถุหรือวัสดุตัวเอง (เช่น น้ำ, น้ำมัน) แรงลอยตัวมีสาเหตุมาจากการแบ่งแยกแรงแรงดึงดูดและแรงโน้มถ่วงในอนุภาคของของเหลวที่ทำให้ผลตอบสนองต่อแรงโน้มถ่วง

ตามกฎของอาร์คิมีเดส แรงลอยตัวที่กระทำต่อวัตถุหรือวัสดุในของเหลวจะเท่ากับน้ำหนักของเหลวที่ถูกดันออก กล่าวคือ วัตถุหรือวัสดุที่แท้จริงแล้วจะลอยในของเหลวเมื่อน้ำหนักของเหลวที่ถูกดันออกเท่ากับน้ำหนักของวัตถุหรือวัสดุ (ความหนาแน่นของของเหลวควรถูกพิจารณาที่จุดที่วัตถุหรือวัสดุเจริญต่อมาจากในของเหลว)

ในทางกลไก เราสามารถใช้กฎอาร์คิมีเดสและหลักอื่น ๆ เพื่อคำนวณแรงลอยตัวของวัตถุหรือวัสดุในของเหลวได้ โดยสูตรที่ใช้คำนวณแรงลอยตัวในของเหลวคือ:

F (แรงลอยตัว) = m (มวล) x g (แรงโน้มถ่วง)

โดยที่ F คือแรงลอยตัวที่กระทำต่อวัตถุหรือวัสดุในของเหลว, m คือมวลของวัตถุหรือวัสดุ, และ g คือค่าคงที่ที่แสดงถึงความเร่งด้วยแรงโน้มถ่วง (ประมาณ 9.8 m/s² ในโลก).

การคำนวณแรงลอยตัวนี้ช่วยให้เรารู้ว่าเมื่อวัตถุหรือวัสดุลอยในของเหลวด้วยแรงลอยตัวจะมีแรงต้านทานที่เท่ากับน้ำหนักของวัตถุหรือวัสดุที่ถูกดันออกจากน้ำและนำมาลอยในของเหลวได้

การใช้งานแรงลอยตัวมีหลายประโยชน์ เช่น ในการสร้างเรือนประจำลำที่เจาะเสากลึงลงในทะเล การบรรจุสลักไปยังภารกิจที่มีความหนักด้วยน้ำหนักเพิ่มขึ้น และการออกแบบและสร้างเครื่องบินบาล์ด.