Чому апельсин не тоне? Секрет плавучості та "рятувального жилета"

Ви коли-небудь замислювалися, чи вміє апельсин плавати? Якщо ви покладете цілий апельсин у воду, він впевнено триматиметься на поверхні. Але варто його почистити - і він каменем піде на дно. Чому так відбувається? Давайте розберемо фізику цього процесу на основі нашого експерименту з розрізаним апельсином.

Головний герой - щільність (густина)

Чи буде об’єкт плавати, залежить не від його ваги, а від густини (відношення маси до об’єму). Щоб предмет тримався на воді, його середня густина має бути меншою за густину води (ρ ≈ 1000 кг/м³).

Цедра як "рятувальний жилет"

Апельсинова шкірка (цедра) не просто захищає плід. Вона пориста і містить безліч крихітних бульбашок повітря. Ці бульбашки роблять шкірку дуже легкою для її об'єму.

• М’якоть апельсина складається переважно з води, цукрів та кислот, тому її густина майже така сама, як у води, або трохи вища.

• Шкірка має значно меншу густину.

Коли апельсин цілий, шкірка працює як надувний круг, зменшуючи загальну густину фрукта і дозволяючи йому плавати.

Ефект розрізаного апельсина

На відео ми бачимо цікавий момент: половинка апельсина все ще плаває, але вона розвернута шкіркою донизу. Чому це відбувається?

Розподіл сил: Оскільки шкірка має набагато меншу густину, ніж м’якоть, вона відчуває більшу силу Архімеда (виштовхувальну силу) на одиницю об’єму.

Рівновага: Коли ви занурюєте половинку у воду, легша шкірка "прагне" вгору, а важча м’якоть - вниз. Це створює крутний момент, який перевертає половинку так, щоб шкірка забезпечувала максимальну плавучість знизу, утримуючи важчу м’якоть над собою або на рівні води.

Висновок

Якщо ви повністю зчистите шкірку, ви приберете "повітряний прошарок". Без своєї пористої оболонки м'якоть апельсина стає щільнішою за воду і миттєво тоне.