Vzgon je sposobnost predmeta, da lebdi v tekočini. Razmerje med težo predmeta in težo izrinjene vode je tisto, kar določa, ali bo predmet plaval; Čeprav velikost in oblika predmeta vplivata, nista glavni razlog, zakaj predmet plava ali potopi. Če predmet izpodrine več vode, kot je njegova teža, bo lebdel. Vzgon je pomemben dejavnik pri oblikovanju številnih objektov in pri številnih dejavnostih na vodi, kot sta čolnarjenje ali potapljanje.
Arhimedov princip
Matematik Arhimed, ki je živel v tretjem stoletju pred našim štetjem, je zaslužen za odkritje večine delovanja vzgona. Po legendi se je nekega dne kopal in opazil, da bolj ko se je potopil v vodo, bolj se je njena raven dvigala. Spoznal je, da njegovo telo izpodriva vodo v kadi. Kasneje je ugotovil, da predmet pod vodo tehta manj kot predmet v zraku. S temi in drugimi spoznanji je vzpostavil tisto, kar je postalo znano kot Arhimedov princip:
Predmet v tekočini se dvigne s silo, ki je enaka teži tekočine, ki jo predmet premakne.
Pozitivna, negativna in nevtralna plovnost
Predmet, ki lebdi v tekočini, je pozitivno vzgonjen. To pomeni, da je količina vode, ki jo izpodriva predmet, težja od samega predmeta. Na primer, čoln, ki tehta 50 lbs (23 kg), vendar izpodriva 100 lbs (45 kg) vode, bo zlahka plaval. Čoln izpodrine več vode kot je njegova teža, deloma zaradi svoje velikosti in oblike; večina notranjosti čolna je zrak, ki je zelo lahek. To pojasnjuje, zakaj ogromne oceanske ladje plavajo: dokler izrinjena voda tehta več kot same ladje, ne bodo potonile.
Negativna vzgona je tisto, zaradi česar se predmeti potopijo. Nanaša se na predmet, katerega teža je večja od teže tekočine, ki jo izpodriva. Na primer, kamenček lahko tehta 25 gramov, če pa izpodrine le 15 gramov vode, ne more plavati. Če bi 50 lbs (23 kg) čoln natovorili s 75 lbs (34 kg) tovora, ne bi več plaval, ker je njegova teža (125 lbs ali 56.69 kg) težja od teže vode, ki jo izpodriva (100 lbs). ali 45 kg).
Možno je tudi, da je predmet nevtralno plov. To pomeni, da sta teža predmeta in količina tekočine, ki jo izpodriva, približno enaki. Nevtralno plavajoči predmet bo lebdel v tekočini, ne bo potonil niti ne plaval. Podmornica lahko prilagodi svojo težo tako, da doda ali izžene vodo v posebne rezervoarje, imenovane balastne tanke. S pravilnim uravnoteženjem balasta lahko podmornica lebdi na različnih ravneh pod gladino vode, ne da bi se potopila.
Velikost in oblika
Kolikšen del površine predmeta se dotika vode, vpliva na njegov vzgon. Zelo velika ladja ima veliko površino, kar pomeni, da je teža ladje razpršena na veliko vode, ki vse pritiska na ladjo. Če bi bila ista ladja v vodi s premcem navzdol, bi se začela potapljati, ker je vsa teža skoncentrirana na enem majhnem območju, voda, ki jo izpodriva, pa tehta manj kot teža ladje.
Pogost primer, ki se uporablja za dokazovanje tega, je oseba, ki plava v vodi. Če oseba lebdi na hrbtu, lahko celotno telo ostane na površini vode ali blizu nje. Ko bo lebdela v vodi s spuščenimi nogami, bo še dlje potonila; običajno bo le zgornji del telesa ostal na vrhu vode.
Stabilnost
Stabilnost v tekočini je odvisna od lokacije vzgonskega središča predmeta glede na njegovo težišče. Težišče predmeta je točka v predmetu, kjer se zdi, da je koncentrirana vsa teža predmeta; lahko si ga predstavljamo tudi kot povprečno lokacijo teže predmeta. Središče vzgona je težišče vode, ki jo je predmet izrinil. Ta ni v vodi, ampak v predmetu, ki plava na njej.
Ko je središče vzgona neposredno nad težiščem, bo objekt stabilen. Če pa je težišče nad središčem vzgona – kot pri ladji, ki je naložena s tovorom visoko nad vodno črto -, potem objekt postane nestabilen. Če se tovor iz kakršnega koli razloga premakne na eno stran, se težišče in središče vzgona ne bosta več poravnali. Ladja se bo prevrnila, ko se bo središče vzgona znova skušalo dvigniti nad težišče.
V človeškem telesu je težišče običajno v predelu popka. Središče vzgona je nekoliko višje, zato telo lebdi pokončno z rameni in trupom nad nogami. Obrnjeno na glavo, kjer so noge nad trupom, je težišče telesa nad središčem vzgona. Zaradi tega je telo nestabilno, položaj pa lahko obdržimo le z naporom.
Vzgon v praksi
Z uporabo načel plovnosti lahko inženirji oblikujejo čolne, ladje in hidroplana, ki ostanejo na vodi in stabilna v vodi. To velja za številne druge predmete, kot so rešilni varovalci in pontoni. Skoraj vse, kar je zasnovano za vodo, temelji na razumevanju teh načel.
Mnogi plavalci vedo, da obstajajo načini, kako narediti svoje telo bolj plovno, na primer ležati na hrbtu ali zadrževati polni dih. Poleg tega se poskus potopiti na dno bazena zahteva napor, ker telo naravno lebdi. Zlasti potapljači morajo znati lebdeti, lebdeti in potapljati, pogosto pa nosijo dodatne uteži in drugo opremo, ki jim pomaga pri upravljanju teh manevrov.