الطفو

تحتوي هذه المقالة على العديد من المشكلات. يُرجى المساعدة في تحسينها أو مناقشة هذه المشكلات على صفحة المناقشة . ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسائل ) تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق .الرجاء المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة الاستشهادات إلى مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. ابحث عن المصادر:  "Buoyancy" – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( يوليو 2014 )( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة ) This article reads like a textbook. Please improve this article to make it neutral in tone and meet Wikipedia's quality standards. (July 2023) (Learn how and when to remove this message)

Part of a series on
Continuum mechanics
${\displaystyle J=-D{\frac {d\varphi }{dx}}}$ Fick's laws of diffusion
Laws Conservations Mass Momentum Energy Inequalities Clausius–Duhem (entropy)
Solid mechanics Deformation Elasticity linear Plasticity Hooke's law Stress Strain Finite strain Infinitesimal strain Compatibility Bending Contact mechanics frictional Material failure theory Fracture mechanics
Fluid mechanics Fluids Statics · Dynamics Archimedes' principle · Bernoulli's principle Navier–Stokes equations Poiseuille equation · Pascal's law Viscosity (Newtonian · non-Newtonian) Buoyancy · Mixing · Pressure Liquids Adhesion Capillary action Chromatography Cohesion (chemistry) Surface tension Gases Atmosphere Boyle's law Charles's law Combined gas law Fick's law Gay-Lussac's law Graham's law Plasma
Rheology Viscoelasticity Rheometry Rheometer Smart fluids Electrorheological Magnetorheological Ferrofluids
Scientists Bernoulli Boyle Cauchy Charles Euler Fick Gay-Lussac Graham Hooke Newton Navier Noll Pascal Stokes Truesdell
v t e

الطفو ( / ˈbɔɪənsi , ˈbuːjənsi / )، [ ^{1] [2]} أو الدفع لأعلى هو قوة صافية لأعلى يمارسها سائل يعارض وزن جسم مغمور جزئيًا أو كليًا. في عمود من السائل، يزداد الضغط مع العمق نتيجة لوزن السائل الموجود فوقه . وبالتالي ، يكون الضغط في أسفل عمود السائل أكبر من الضغط في أعلى العمود. وبالمثل، يكون الضغط في أسفل جسم مغمور في سائل أكبر من الضغط في أعلى الجسم. ينتج عن فرق الضغط قوة صافية لأعلى على الجسم. يتناسب حجم القوة مع فرق الضغط، و(كما هو موضح بمبدأ أرخميدس ) يعادل وزن السائل الذي سيشغل بخلاف ذلك الحجم المغمور للجسم، أي السائل المُزاح .

لهذا السبب، يميل الجسم الذي تكون كثافته المتوسطة أكبر من كثافة السائل الذي ينغمس فيه إلى الغرق. إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة السائل، فإن القوة يمكن أن تبقي الجسم عائمًا. لا يمكن أن يحدث هذا إلا في إطار مرجعي غير بالقصور الذاتي ، والذي إما أن يكون له مجال جاذبية أو يتسارع بسبب قوة أخرى غير الجاذبية تحدد اتجاهًا "لأسفل". ^[3]

تنطبق الطفو أيضًا على مخاليط السوائل، وهي القوة الدافعة الأكثر شيوعًا لتيارات الحمل الحراري . في هذه الحالات، يتم تغيير النمذجة الرياضية لتطبيقها على المتصلات ، لكن المبادئ تظل كما هي. تشمل أمثلة التدفقات المدفوعة بالطفو الفصل التلقائي للهواء والماء أو الزيت والماء.

الطفو هو دالة لقوة الجاذبية أو أي مصدر آخر للتسارع على أجسام ذات كثافات مختلفة، ولهذا السبب يعتبر قوة ظاهرة، بنفس الطريقة التي تكون بها قوة الطرد المركزي قوة ظاهرة كدالة للقصور الذاتي. يمكن أن يوجد الطفو بدون جاذبية في وجود إطار مرجعي بالقصور الذاتي، ولكن بدون اتجاه "هبوطي" واضح للجاذبية أو أي مصدر آخر للتسارع، لا يوجد طفو.

مركز طفو الجسم هو مركز ثقل الحجم النازح للسائل.

تم تسمية مبدأ أرخميدس على اسم أرخميدس من سيراكيوز ، الذي اكتشف هذا القانون لأول مرة في عام 212 قبل الميلاد. ^[4] بالنسبة للأشياء، العائمة والغارقة، وفي الغازات وكذلك السوائل (أي السوائل )، يمكن صياغة مبدأ أرخميدس على النحو التالي من حيث القوى:

أي جسم مغمور كليًا أو جزئيًا في سائل، يطفو بقوة تساوي وزن السائل المزاح بواسطة الجسم

- مع التوضيحات التي تفيد بأن حجم السائل النازح بالنسبة لجسم غارق هو حجم الجسم، وبالنسبة لجسم عائم على سائل فإن وزن السائل النازح هو وزن الجسم. ^[5]

وبصورة أكثر إيجازًا: قوة الطفو = وزن السائل النازح.

لا يأخذ مبدأ أرخميدس في الاعتبار التوتر السطحي (الشعرية) المؤثر على الجسم، ^[6] ولكن هذه القوة الإضافية تعدل فقط كمية السائل النازح والتوزيع المكاني للإزاحة ، وبالتالي فإن مبدأ الطفو = وزن السائل النازح يظل صالحًا.

يتناسب وزن السائل النازح بشكل مباشر مع حجم السائل النازح (إذا كان السائل المحيط به ذو كثافة موحدة). وبعبارات بسيطة، تنص القاعدة على أن قوة الطفو على الجسم تساوي وزن السائل النازح بواسطة الجسم، أو كثافة السائل مضروبة في الحجم المغمور مضروبًا في تسارع الجاذبية، g. وبالتالي، بين الأجسام المغمورة تمامًا ذات الكتل المتساوية، تتمتع الأجسام ذات الحجم الأكبر بقدرة طفو أكبر. يُعرف هذا أيضًا باسم الدفع لأعلى.

لنفترض أن وزن صخرة يقاس بـ 10 نيوتن عندما تُعلَّق بخيط في الفراغ تحت تأثير الجاذبية. لنفترض أنه عندما تُنزَل الصخرة في الماء، فإنها تزيح ماءً وزنه 3 نيوتن. ستكون القوة التي تمارسها على الخيط الذي تُعلَّق منه 10 نيوتن ناقص قوة الطفو التي تبلغ 3 نيوتن: 10 − 3 = 7 نيوتن. تعمل قوة الطفو على تقليل الوزن الظاهري للأشياء التي غرقت تمامًا في قاع البحر. من الأسهل عمومًا رفع جسم ما عبر الماء مقارنة بسحبه من الماء.

بافتراض أن مبدأ أرخميدس سيتم إعادة صياغته على النحو التالي،

${\displaystyle {\text{apparent immersed weight}}={\text{weight}}-{\text{weight of displaced fluid}}\,}$

ثم يتم إدخالها في حاصل الأوزان، الذي تم توسيعه بالحجم المتبادل

${\displaystyle {\frac {\text{density of object}}{\text{density of fluid}}}={\frac {\text{weight}}{\text{weight of displaced fluid}}},\,}$

ينتج عن ذلك الصيغة التالية. يمكن بسهولة حساب كثافة الجسم المغمور بالنسبة لكثافة السائل دون قياس أي أحجام:

${\displaystyle {\frac {\text{density of object}}{\text{density of fluid}}}={\frac {\text{weight}}{{\text{weight}}-{\text{apparent immersed weight}}}}\,}$

(تستخدم هذه الصيغة على سبيل المثال في وصف مبدأ القياس لجهاز قياس الضغط والوزن الهيدروستاتيكي .)

مثال: إذا أسقطت قطعة خشب في الماء، فإن قدرتها على الطفو سوف تبقيها طافية.

مثال: بالون هيليوم في سيارة متحركة. أثناء فترة زيادة السرعة، تتحرك كتلة الهواء داخل السيارة في الاتجاه المعاكس لتسارع السيارة (أي نحو الخلف). كما يتم سحب البالون بهذه الطريقة. ومع ذلك، نظرًا لأن البالون طافي بالنسبة للهواء، فإنه ينتهي به الأمر إلى أن يتم دفعه "بعيدًا عن الطريق"، وسوف ينجرف في الواقع في نفس اتجاه تسارع السيارة (أي للأمام). إذا تباطأت السيارة، سيبدأ البالون نفسه في الانجراف للخلف. لنفس السبب، عندما تدور السيارة حول منحنى، سينجرف البالون نحو داخل المنحنى.

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (January 2016) (Learn how and when to remove this message)

المعادلة لحساب الضغط داخل السائل في حالة التوازن هي:

${\displaystyle \mathbf {f} +\operatorname {div} \,\sigma =0}$

حيث f هي كثافة القوة التي يمارسها بعض المجال الخارجي على السائل، و σ هو موتر الإجهاد كوشي . في هذه الحالة يكون موتر الإجهاد متناسبًا مع الموتر المتطابق:

${\displaystyle \sigma _{ij}=-p\delta _{ij}.\,}$

هنا δ _ij هي دلتا كرونيكر . باستخدام هذا تصبح المعادلة أعلاه:

${\displaystyle \mathbf {f} =\nabla p.\,}$

بافتراض أن مجال القوة الخارجي محافظ، أي أنه يمكن كتابته على هيئة تدرج سلبي لبعض الوظائف ذات القيمة القياسية:

${\displaystyle \mathbf {f} =-\nabla \Phi .\,}$

ثم:

${\displaystyle \nabla (p+\Phi )=0\Longrightarrow p+\Phi ={\text{constant}}.\,}$

لذلك، فإن شكل السطح المفتوح للسائل يساوي المستوى المتساوي الجهد لحقل القوة المحافظة الخارجية المطبقة. دع المحور z يشير إلى الأسفل. في هذه الحالة يكون المجال هو الجاذبية، لذا Φ = − ρ _f gz حيث g هو تسارع الجاذبية، ρ _f هي كثافة كتلة السائل. إذا أخذنا الضغط على أنه صفر عند السطح، حيث z يساوي صفرًا، فسيكون الثابت صفرًا، لذا فإن الضغط داخل السائل، عندما يكون خاضعًا للجاذبية، يكون

${\displaystyle p=\rho _{f}gz.\,}$

لذا فإن الضغط يزداد مع العمق تحت سطح السائل، حيث يشير z إلى المسافة من سطح السائل إلى داخله. أي جسم بعمق رأسي غير صفري سيكون له ضغوط مختلفة في قمته وقاعه، مع كون الضغط في القاع أكبر. يتسبب هذا الاختلاف في الضغط في قوة الطفو الصاعدة.

يمكن الآن حساب قوة الطفو المؤثرة على الجسم بسهولة، حيث أصبح الضغط الداخلي للسائل معروفًا. ويمكن حساب القوة المؤثرة على الجسم عن طريق تكامل موتر الإجهاد على سطح الجسم الذي يتلامس مع السائل:

${\displaystyle \mathbf {B} =\oint \sigma \,d\mathbf {A} .}$

يمكن تحويل التكامل السطحي إلى تكامل حجمي بمساعدة نظرية جاوس :

${\displaystyle \mathbf {B} =\int \operatorname {div} \sigma \,dV=-\int \mathbf {f} \,dV=-\rho _{f}\mathbf {g} \int \,dV=-\rho _{f}\mathbf {g} V}$

حيث V هو مقياس الحجم الملامس للسائل، أي حجم الجزء المغمور من الجسم، لأن السائل لا يمارس قوة على جزء الجسم الذي يقع خارجه.

يمكن تقدير حجم قوة الطفو بشكل أكبر قليلاً من الحجة التالية. ضع في اعتبارك أي جسم له شكل وحجم عشوائيين V محاط بسائل. القوة التي يمارسها السائل على جسم داخل السائل تساوي وزن السائل بحجم يساوي حجم الجسم. يتم تطبيق هذه القوة في اتجاه معاكس لقوة الجاذبية، أي أن المقدار:

${\displaystyle B=\rho _{f}V_{\text{disp}}\,g,\,}$

حيث ρ _f هي كثافة السائل، و V _disp هو حجم الجسم المزاح للسائل، و g هو تسارع الجاذبية في الموقع المعني.

إذا تم استبدال هذا الحجم من السائل بجسم صلب بنفس الشكل تمامًا، فيجب أن تكون القوة التي يمارسها السائل عليه هي نفسها تمامًا كما هو موضح أعلاه. بعبارة أخرى، يتم توجيه "قوة الطفو" على الجسم المغمور في الاتجاه المعاكس للجاذبية وتساوي في المقدار

${\displaystyle B=\rho _{f}Vg.\,}$

على الرغم من صحة الاستنتاج المذكور أعلاه لمبدأ أرخميدس، فإن ورقة بحثية حديثة للفيزيائي البرازيلي فابيو إم إس ليما تقدم نهجًا أكثر عمومية لتقييم القوة الطافية التي يمارسها أي سائل (حتى غير المتجانس) على جسم ذي شكل تعسفي. ^[7] ومن المثير للاهتمام أن هذه الطريقة تؤدي إلى التنبؤ بأن القوة الطافية التي تمارس على كتلة مستطيلة تلامس قاع الحاوية تشير إلى الأسفل! والواقع أن هذه القوة الطافية المتجهة إلى الأسفل تم تأكيدها تجريبيًا. ^[8]

يجب أن تكون القوة الصافية المؤثرة على الجسم صفرًا إذا كان من المفترض أن يكون موقفًا من ثبات السوائل بحيث يمكن تطبيق مبدأ أرخميدس، وبالتالي يكون مجموع قوة الطفو ووزن الجسم

${\displaystyle F_{\text{net}}=0=mg-\rho _{f}V_{\text{disp}}g\,}$

إذا تجاوزت قوة طفو الجسم (غير المقيد وغير المجهز بالطاقة) وزنه، فإنه يميل إلى الارتفاع. أما الجسم الذي يزيد وزنه عن قدرته على الطفو فإنه يميل إلى الغرق. ولا يمكن حساب القوة الصاعدة على الجسم المغمور أثناء فترة تسارعه باستخدام مبدأ أرخميدس وحده؛ بل من الضروري مراعاة ديناميكيات الجسم التي تنطوي على الطفو. وبمجرد غرقه بالكامل في قاع السائل أو ارتفاعه إلى السطح واستقراره، يمكن تطبيق مبدأ أرخميدس وحده. فبالنسبة للجسم العائم، فإن الحجم المغمور فقط هو الذي يزيح الماء. أما بالنسبة للجسم الغارق، فإن الحجم بالكامل يزيح الماء، وستكون هناك قوة رد فعل إضافية من الأرضية الصلبة.

لكي يمكن استخدام مبدأ أرخميدس وحده، يجب أن يكون الجسم المعني في حالة توازن (يجب أن يكون مجموع القوى المؤثرة على الجسم صفرًا)، وبالتالي؛

${\displaystyle mg=\rho _{f}V_{\text{disp}}g,\,}$

ولذلك

${\displaystyle m=\rho _{f}V_{\text{disp}}.\,}$

وهذا يدل على أن العمق الذي سيغرق فيه الجسم العائم، وحجم السائل الذي سيزاحه، لا يعتمدان على المجال الجاذبي بغض النظر عن الموقع الجغرافي.

( ملاحظة: إذا كان السائل المعني هو مياه البحر ، فلن يكون له نفس الكثافة ( ρ ) في كل مكان، لأن الكثافة تعتمد على درجة الحرارة والملوحة . لهذا السبب، قد تعرض السفينة خط بليمسول . )

قد يكون هناك قوى أخرى غير الطفو والجاذبية تلعب دورًا. وهذا هو الحال إذا كان الجسم مقيدًا أو إذا غرق الجسم في الأرضية الصلبة. فالجسم الذي يميل إلى الطفو يتطلب قوة تقييد شد T حتى يظل مغمورًا بالكامل. والجسم الذي يميل إلى الغرق سوف يتعرض في النهاية لقوة تقييد عمودية N تمارس عليه من الأرضية الصلبة. ويمكن أن تكون قوة التقييد شدًا في ميزان زنبركي يقيس وزنه في السائل، وهذه هي الطريقة التي يتم بها تعريف الوزن الظاهري.

إذا كان الجسم يطفو، فإن القوة اللازمة لإبقائه مغمورًا بالكامل هي:

${\displaystyle T=\rho _{f}Vg-mg.\,}$

عندما يستقر جسم غارق على الأرضية الصلبة، فإنه يتعرض لقوة عمودية مقدارها:

${\displaystyle N=mg-\rho _{f}Vg.\,}$

هناك صيغة أخرى محتملة لحساب طفو جسم ما، وهي إيجاد الوزن الظاهري لذلك الجسم المعين في الهواء (محسوبًا بالنيوتن)، والوزن الظاهري لذلك الجسم في الماء (بالنيوتن). ولإيجاد قوة الطفو المؤثرة على الجسم عندما يكون في الهواء، باستخدام هذه المعلومات المعينة، تنطبق الصيغة التالية:

قوة الطفو = وزن الجسم في الفضاء الفارغ − وزن الجسم المغمور في السائل

والنتيجة النهائية سيتم قياسها بالنيوتن.

كثافة الهواء صغيرة جدًا مقارنة بمعظم المواد الصلبة والسائلة. ولهذا السبب، يكون وزن الجسم في الهواء مساويًا تقريبًا لوزنه الحقيقي في الفراغ. يتم إهمال طفو الهواء لمعظم الأجسام أثناء القياس في الهواء لأن الخطأ يكون غير مهم عادةً (عادةً أقل من 0.1% باستثناء الأجسام ذات الكثافة المتوسطة المنخفضة جدًا مثل البالون أو الرغوة الخفيفة).

يمكن تقديم شرح مبسط لتكامل الضغط على منطقة التلامس على النحو التالي:

فكر في مكعب مغمور في سائل مع سطحه العلوي أفقيًا.

الأضلاع متماثلة في المساحة، ولها نفس توزيع العمق، وبالتالي لها نفس توزيع الضغط، وبالتالي نفس القوة الكلية الناتجة عن الضغط الهيدروستاتيكي، المؤثرة بشكل عمودي على مستوى سطح كل جانب.

هناك زوجان من الأضلاع المتقابلة، وبالتالي فإن القوى الأفقية الناتجة تتوازن في كلا الاتجاهين المتعامدين، والقوة الناتجة تساوي صفرًا.

القوة الصاعدة على المكعب هي الضغط على السطح السفلي المتكامل على مساحته. السطح على عمق ثابت، وبالتالي فإن الضغط ثابت. وبالتالي، فإن تكامل الضغط على مساحة السطح السفلي الأفقي للمكعب هو الضغط الهيدروستاتيكي عند هذا العمق مضروبًا في مساحة السطح السفلي.

وبالمثل، فإن القوة الهابطة على المكعب هي الضغط على السطح العلوي المتكامل على مساحته. السطح على عمق ثابت، وبالتالي فإن الضغط ثابت. وبالتالي، فإن تكامل الضغط على مساحة السطح العلوي الأفقي للمكعب هو الضغط الهيدروستاتيكي عند هذا العمق مضروبًا في مساحة السطح العلوي.

وبما أن هذا مكعب، فإن السطحين العلوي والسفلي متماثلان في الشكل والمساحة، وفرق الضغط بين أعلى وأسفل المكعب يتناسب طرديًا مع فرق العمق، وفرق القوة الناتجة يساوي تمامًا وزن السائل الذي سيشغل حجم المكعب في حالة عدم وجوده.

وهذا يعني أن القوة المؤثرة على المكعب للأعلى تساوي وزن السائل الذي يتناسب مع حجم المكعب، والقوة المؤثرة على المكعب للأسفل هي وزنه، في غياب القوى الخارجية.

ينطبق هذا القياس على الاختلافات في حجم المكعب.

إذا تم وضع مكعبين جنبًا إلى جنب بحيث يكون وجه كل منهما متلامسًا، فإن الضغوط والقوى المحصلة على الجانبين أو الأجزاء المتلامسة منهما تكون متوازنة ويمكن تجاهلها، حيث أن أسطح التلامس متساوية في الشكل والحجم وتوزيع الضغط، وبالتالي فإن طفو مكعبين متلامسين هو مجموع طفو كل مكعب. يمكن تمديد هذا القياس إلى عدد عشوائي من المكعبات.

يمكن تقريب أي جسم مهما كان شكله كمجموعة من المكعبات المتلامسة مع بعضها البعض، ومع تناقص حجم المكعب، تزداد دقة التقريب. والحالة الحدية للمكعبات الصغيرة للغاية هي التكافؤ الدقيق.

لا تلغي الأسطح ذات الزوايا القياس، حيث يمكن تقسيم القوة الناتجة إلى مكونات متعامدة والتعامل مع كل منها بنفس الطريقة.

يكون الجسم العائم مستقرًا إذا كان يميل إلى استعادة نفسه إلى وضع التوازن بعد إزاحة صغيرة. على سبيل المثال، تتمتع الأجسام العائمة عمومًا بثبات رأسي، فإذا تم دفع الجسم إلى أسفل قليلاً، فسيؤدي هذا إلى إنشاء قوة طفو أكبر، والتي ستدفع الجسم إلى الأعلى مرة أخرى إذا لم يتم توازنها بسبب قوة الوزن.

إن الاستقرار الدوراني له أهمية كبيرة بالنسبة للسفن العائمة. فمع حدوث إزاحة زاوية صغيرة، قد تعود السفينة إلى موضعها الأصلي (مستقرة)، أو تبتعد عن موضعها الأصلي (غير مستقرة)، أو تبقى حيث هي (محايدة).

تعتمد ثباتية الدوران على خطوط العمل النسبية للقوى المؤثرة على الجسم. تعمل قوة الطفو الصاعدة على الجسم من خلال مركز الطفو، وهو مركز ثقل حجم السائل المُزاح. تعمل قوة الوزن على الجسم من خلال مركز جاذبيته . سيكون الجسم الطافي مستقرًا إذا كان مركز الجاذبية أسفل مركز الطفو لأن أي إزاحة زاوية ستنتج بعد ذلك " عزم تصحيح ".

إن استقرار الجسم الطافي على السطح أكثر تعقيدًا، وقد يظل مستقرًا حتى إذا كان مركز الثقل أعلى من مركز الطفو، بشرط أنه عند اضطرابه عن موضع التوازن، يتحرك مركز الطفو إلى نفس الجانب الذي يتحرك فيه مركز الثقل، وبالتالي يوفر عزم تقويم موجب. إذا حدث هذا، يُقال إن الجسم الطافي له ارتفاع مركزي موجب . هذا الموقف صالح عادةً لمجموعة من زوايا الميل، والتي لا يتحرك بعدها مركز الطفو بدرجة كافية لتوفير عزم تقويم موجب، ويصبح الجسم غير مستقر. من الممكن التحول من الموجب إلى السالب أو العكس أكثر من مرة أثناء اضطراب الميل، والعديد من الأشكال مستقرة في أكثر من موضع.

This section does not cite any sources. Please help improve this section by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. (January 2016) (Learn how and when to remove this message)

عندما تطرد الغواصة الماء من خزانات الطفو الخاصة بها، فإنها ترتفع لأن حجمها ثابت (حجم الماء الذي تزيحه إذا كانت مغمورة بالكامل) بينما تنخفض كتلتها.

عندما يرتفع جسم عائم أو ينخفض، تتغير القوى الخارجية المؤثرة عليه، وبما أن جميع الأجسام قابلة للضغط بدرجة أو بأخرى، فإن حجم الجسم يتغير أيضًا. تعتمد الطفو على الحجم، وبالتالي تقل طفو الجسم إذا تعرض للضغط وتزداد إذا تمدد.

إذا كان لجسم في حالة توازن قابلية انضغاط أقل من قابلية انضغاط السائل المحيط به، فإن توازن الجسم يكون مستقرًا ويظل في حالة سكون. أما إذا كانت قابلية انضغاطه أكبر، فإن توازنه يكون غير مستقر ، ويرتفع ويتمدد عند أدنى اضطراب صاعد، أو ينخفض ​​وينضغط عند أدنى اضطراب هابط.

ترتفع الغواصات وتغوص عن طريق ملء خزانات الصابورة الكبيرة بمياه البحر. للغوص، يتم فتح الخزانات للسماح للهواء بالخروج من أعلى الخزانات، بينما يتدفق الماء من الأسفل. بمجرد موازنة الوزن بحيث تكون الكثافة الكلية للغواصة مساوية للمياه المحيطة بها، فإنها تتمتع بطفو محايد وستظل على هذا العمق. تعمل معظم الغواصات العسكرية بطفو سلبي قليلاً وتحافظ على العمق باستخدام "رفع" المثبتات مع الحركة للأمام. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يميل الارتفاع الذي يرتفع إليه البالون إلى أن يكون مستقرًا. ومع ارتفاع البالون، يميل إلى زيادة حجمه مع انخفاض الضغط الجوي، لكن البالون نفسه لا يتمدد بقدر الهواء الذي يركبه. تنخفض الكثافة المتوسطة للبالون بدرجة أقل من كثافة الهواء المحيط. ينخفض ​​وزن الهواء النازح. يتوقف البالون الصاعد عن الارتفاع عندما يتساوى وزنه ووزن الهواء النازح. وبالمثل، يميل البالون الغارق إلى التوقف عن الغرق.

الغواصون تحت الماء هم مثال شائع لمشكلة الطفو غير المستقر بسبب قابلية الانضغاط. يرتدي الغواص عادة بدلة تعريض تعتمد على مساحات مملوءة بالغاز للعزل، وقد يرتدي أيضًا معوض الطفو ، وهو عبارة عن حقيبة طفو ذات حجم متغير يتم نفخها لزيادة الطفو وتفريغها لتقليل الطفو. تكون الحالة المرغوبة عادةً هي الطفو المحايد عندما يسبح الغواص في منتصف الماء، وهذه الحالة غير مستقرة، لذلك يقوم الغواص باستمرار بإجراء تعديلات دقيقة من خلال التحكم في حجم الرئة، ويجب عليه ضبط محتويات معوض الطفو إذا تغير العمق.

إذا كان وزن الجسم أقل من وزن السائل النازح عند غمره بالكامل، فإن الجسم يكون متوسط ​​كثافته أقل من السائل وعندما يغمر بالكامل سيتعرض لقوة طفو أكبر من وزنه. ^[9] إذا كان للسائل سطح، مثل الماء في بحيرة أو بحر، فإن الجسم يطفو ويستقر عند مستوى يزيح فيه نفس وزن السائل مثل وزن الجسم. إذا كان الجسم مغمورًا في السائل، مثل غواصة مغمورة أو هواء في بالون، فإنه يميل إلى الارتفاع. إذا كان للجسم نفس كثافة السائل تمامًا، فإن طفوّه يساوي وزنه. سيبقى مغمورًا في السائل، لكنه لن يغرق ولا يطفو، على الرغم من أن الاضطراب في أي من الاتجاهين سيؤدي إلى انحرافه بعيدًا عن موضعه. لن يتعرض الجسم ذو الكثافة المتوسطة الأعلى من السائل أبدًا لطفو أكثر من الوزن وسيغرق. ستطفو السفينة حتى لو كانت مصنوعة من الفولاذ (الذي هو أكثر كثافة من الماء بكثير)، لأنها تحصر حجمًا من الهواء (الذي هو أقل كثافة من الماء بكثير)، والشكل الناتج له كثافة متوسطة أقل من كثافة الماء. ^[10]

• السقوط في الماء
• WH Besant (1889) الهيدروستاتيكا الأولية من كتب Google .
• تعريف وكالة ناسا للطفو