قانون ارشمیدس یا شناوری بیان می کند که به جسم شناور در سیال نیرویی به سمت نقاط کم فشار سیال برابر با وزن سیال جابجا شده وارد می شود. برای مثال هنگامی که یک جعبه چوبی وارد یک ظرف آب (در میدان گرانشی) می شود، از سمت سیال به جسم نیرو وارد می شود. در این مقاله، ابتدا به اثبات این قانون (به زبان ساده) اشاره می شود و سپس یه بررسی نقطه اثر نیروی شناوری پرداخته خواهد شد.

اثبات قانون ارشمیدس

این قانون را می توان در حالت کلی اثبات کرد و تعمیم داد ولی در این جا تنها یک مورد خاص مورد بررسی قرار می گیرد. فرض کنید یک جسم استوانه ای شکل با چگالی معلوم در یک سیال قرار دارد. علاوه بر نیروی وزن، به این استوانه از هر وجه نیرویی برابر با فشار سیال در آن نقطه وارد می شود. با جمع برداری این نیروی های حاصل از فشار اندازه نیروی شناوری بدست می آید. واضح است که به علت تقارن نیرو های وارد شده از طرف سیال به سطح جانبی استوانه یکدیگر را خنثی می کنند پس کافی است تنها نیرو های سطوح بالایی و پایینی استوانه بررسی شوند. برای این کار ابتدا لازم است که فشار ها محاسبه شوند:

و از آنجایی که فشار برابر با نیرو بر واحد سطح است، نیرو ها نیز محاسبه می شوند:

و سپس برآیند آن‌ها به دست می‌آید:

مقدار به دست آمده نشان می دهد که نیرویی برابر با وزن سیال به جسم مفروض وارد می شود. پس می توان نتیجه گرفت که هرقدر حجم جسمی که در سیال قرار دارد بیشتر باشد، نیروی بیشتری به آن وارد می شود. اثبات حالت کلی این روابط را می توانید در کتاب «مکانیک شاره ها» نوشته «دکتر آقا محمدی» بخوانید.

 نقطه اثر نیروی ارشمیدس

نقطه اثر این نیرو در واقع همان مرکز جرم سیال جابجا شده است؛ یعنی با فرض همگن بودن سیال، هنگامی که یک مکعب داخل سیال قرار می گیرد، اثر نیروی ارشمیدس دقیقاً به مرکز آن وارد می شود. حال اگر مرکز جرم جسمی که داخل سیال قرار می گیرد با مرکز جرم سیال انتقال یافته یا همان نقطه اثر نیروی شناوری برابر نباشد، به علت ایجاد گشتاور جسم شروع به چرخش می کند تا زمانی که نقطه اثر نیرو شناوری و مرکز جرم دقیقاً زیر یک دیگر (در امتداد میدان گرانشی) قرار بگیرند.