Archimedes
Archimedes of: Archimedes van Syracuse (Grieks: Ἀρχιμήδης ) (287 - 212 v.Chr.) was een Oud-Grieks wiskundige, natuurkundige, ingenieur, uitvinder en sterrenkundige. Hoewel er weinig details over zijn leven bekend zijn, wordt hij beschouwd als een van de belangrijkste wetenschappers uit de klassieke oudheid. Hij woonde in Syracuse op het eiland Sicilië net ten zuiden van Italië.
Archimedes was een erg slimme man. Naast allerlei oorlogsmachines en wapens bedacht hij ook allerlei wetenschappijke dingen en natuurkundige. Zoals bijvoorbeeld de bekende Wet van Archimedes die te maken heeft met de verplaatsing van water. Die bedacht de uitvinder in bad! De legende zegt dat de wiskundige zó blij was dat hij naakt de straat op rende en door het dolle riep: Eureka! Eureka!
Wat houdt de wet van Archimedes nou in?
De wet van Archimedes werkt als volgt. Op alle voorwerpen werkt natuurlijk zwaartekracht: de kracht waarmee we naar de aarde worden getrokken. Maar als je in het water ligt werkt er ook een drijfkracht op je (de kracht van het water die jou omhoog duwt, of laat drijven).
Als een voorwerp nou wordt ondergedompeld in water, dan wordt er een groter vloeistofgewicht opzij geduwd dan wat het voorwerp zelf weegt. Het voorwerp blijf dan net zolang zinken totdat de ontstane drijfkracht gelijk is aan het eigen gewicht.
Stoffen hebben een bepaald volume en massa. Massadichtheid drukt uit hoeveel massa van dat materiaal aanwezig is in een bepaald volume. Volume van bijvoorbeeld een voorwerp is de grootte van het hele voorwerp. Denk aan een gum, de volume van de gum is de grootte van de bovenkant, onderkant en zijkanten van de gum. Alle vlakken tellen mee voor het volume. Om te bereken wat de dichtheid is van een voorwerp moet je gaan bepalen wat het gewicht per volume is van dit voorwerp. Als de dichtheid van een voorwerp groter is dan de dichtheid van water zal dit voorwerp naar de bodem zinken en andersom natuurlijk, zoals bij dit voorbeeld hieronder.
Een hele boel moeilijke termen, maar dat gaan we uitleggen met een voorbeeld.
Water heeft een dichtheid van 1 kg per kubieke decimeter.
Stel ik heb nu een kubus van hout met een inhoud van 1 kubieke decimeter en een gewicht van 0.8 kg en deze kubus kan 0.8 kg water verplaatsen. 0.8 kg gram water heeft een volume van 0.8 kubieke decimeter. Nu hou ik dus 0.2 kubieke decimeter over. Want water had een dichtheid van 1 kg per kubieke decimeter. Er blijft dus 0.2 kubieke decimeter boven het water staan. Dat komt doordat er al eerder een evenwicht is ontstaan tussen de eigen massa 0.8 kg en de drijfkracht.
Maar hoe kan een schip dan blijven drijven? Want ijzer zinkt ook. Dat heeft te maken met het oppervlakte van het schip en de holle ruimte binnenin het schip. We beginnen met het uitleggen van het belang van de oppervlakte. Hoe groter de oppervlakte van iets hoe groter de opwaartse kracht van het water. Doordat het oppervlakte groter is kunnen er meer watermoleculen tegen het oppervlakte duwen waardoor de opwaartse kracht wordt vergroot. Neem bijvoorbeeld een stuk aluminium van 100 gram, deze is veel groter dan een stuk ijzer van 100 gram en op dat stuk aluminium werkt dan ook een veel grotere opwaartse kracht. Ook is de ruimte van een schip gevuld met lucht waardoor het soortelijke gewicht dus lager is dan die van water. En er zal dus eerder een evenwicht tussen het schip en het water ontstaan waardoor deze niet zal zinken.