تطفو السفينة المصنوعة من الفولاذ فوق سطح الماء بسبب قوة الطفو، وهي قوة تدفع الأجسام إلى الأعلى عندما تكون مغمورة جزئيًا أو كليًا في سائل. وقوة الطفو تساوي وزن السائل الذي أزاحه الجسم.
كثافة الفولاذ أعلى من كثافة الماء، أي أن كتلة وحدة الحجوم من الفولاذ أكبر من كتلة وحدة الحجوم من الماء. لذلك، إذا وضعنا قطعة من الفولاذ في الماء، فإنها ستغرق. ولكن إذا قمنا بتصميم السفينة بحيث يكون حجمها كبيرًا بما يكفي، فسنتمكن من جعل وزنها أقل من وزن الماء الذي أزاحته.
وهذا ما يحدث في السفن المصنوعة من الفولاذ. فالسفن لديها هيكل خارجي من الفولاذ، ولكن هناك أيضًا فراغات كبيرة داخلها مملوءة بالهواء أو بسائل أخف كثافة من الماء. وبذلك، يكون حجم السفينة كبيرًا بما يكفي لجعل وزنها أقل من وزن الماء الذي أزاحته.
وبشكل عام، فإن أي جسم سيطفو فوق سطح الماء إذا كان حجمه كبيرًا بما يكفي لجعل وزنه أقل من وزن الماء الذي أزاحته. ولذلك، فإن السفن المصنوعة من الخشب تطفو أيضًا، على الرغم من أن كثافة الخشب أقل من كثافة الفولاذ.
وفيما يلي بعض العوامل التي تؤثر على قوة الطفو:
- حجم الجسم: كلما زاد حجم الجسم، زادت قوة الطفو التي يتعرض لها.
- كثافة الجسم: كلما كانت كثافة الجسم أقل، زادت قوة الطفو التي يتعرض لها.
- كثافة السائل: كلما كانت كثافة السائل أقل، زادت قوة الطفو التي يتعرض لها.
وبالتالي، يمكننا زيادة قوة الطفو التي يتعرض لها جسم ما عن طريق زيادة حجمه أو خفض كثافته أو خفض كثافة السائل الذي يغمره.