يعتمد الطفو على قانون أرخميدس، والذي ينص على أن قوة الطفو تساوي وزن الماء الذي أزيحه الجسم. فعندما يسقط جسم في الماء، فإنه يزيح كمية من الماء تساوي حجمه. فإذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة الماء، فإن قوة الطفو تكون أكبر من وزن الجسم، مما يؤدي إلى الطفو. أما إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة الماء، فإن قوة الطفو تكون أقل من وزن الجسم، مما يؤدي إلى الغوص.
في حالة الباخرة، فإن كثافة بدن الباخرة أقل من كثافة الماء، مما يعني أن قوة الطفو ستكون أكبر من وزن الباخرة. لذلك، تطفو الباخرة فوق سطح الماء.
أما في حالة المسمار، فإن كثافة المسمار أكبر من كثافة الماء، مما يعني أن قوة الطفو ستكون أقل من وزن المسمار. لذلك، يغرق المسمار في الماء.
وبشكل أكثر تفصيلاً، يمكن توضيح ذلك كالتالي:
-
الباخرة: تتكون بدن الباخرة من مواد خفيفة الوزن، مثل الخشب أو الألومنيوم. هذه المواد لها كثافة أقل من كثافة الماء، مما يعني أن وزنها بالنسبة إلى حجمها أقل من وزن الماء بالنسبة إلى حجمه. لذلك، عندما تطفو الباخرة في الماء، فإنها تزيح كمية من الماء تساوي حجمها. وبما أن كثافة الباخرة أقل من كثافة الماء، فإن وزن الماء الذي أزاحته الباخرة سيكون أقل من وزن الباخرة نفسها. لذلك، ترتفع الباخرة إلى أعلى حتى تصل إلى مستوى حيث تكون قوة الطفو مساوية لوزنها.
-
المسامير: تصنع المسامير عادة من الحديد أو الصلب. هذه المواد لها كثافة أعلى من كثافة الماء، مما يعني أن وزنها بالنسبة إلى حجمها أكثر من وزن الماء بالنسبة إلى حجمه. لذلك، عندما يسقط مسمار في الماء، فإن وزنه يكون أكبر من وزن الماء الذي أزاحه. لذلك، يغرق المسمار في الماء.
بالإضافة إلى الكثافة، هناك عوامل أخرى يمكن أن تؤثر على الطفو، مثل شكل الجسم وتوزيع وزنه. فكلما كان الجسم أكثر استطالة، كلما كانت قوة الطفو أقل بالنسبة إلى وزنه. كما أن وجود ثقل في الجزء السفلي من الجسم يمكن أن يساعد على زيادة قوة الطفو.