Sức nổi của phao cứu sinh bằng bao nhiêu?

Khi bạn mang chiếc phao cứu sinh xinh xắn và vui vẻ vẫy vùng trong nước bạn có nghĩ đến điều này: Sức nổi của phao cứu sinh là bao nhiêu?

Làm thế nào để tìm được câu trả lời?

Phương pháp tối ưu là dùng các tri thức toán học để tính toán: tính thể tích khí của phao cứu sinh rồi nhân với khối lượng riêng của nước trừ đi khối lượng của phao, kết quả sẽ là sức nổi của phao cứu sinh.

Mọi người đều biết khối lượng riêng của nước là 1 g/cm3 (tức 1 cm3 nặng 1 g). Dưới đây sẽ giới thiệu phương pháp tính thể tích của phao cứu sinh.

Theo như hình vẽ, hình chiếu phẳng của vòng cứu sinh có tâm O, vòng cứu sinh có hai tiết diện. Hai tiết diện này đều là hình elip trong đó có một elip qua bốn điểm A, B, C, D. Trong toán học người ta gọi AB là trục dài của hình elip, CD là chiều cao của vòng cứu sinh, đó chính là trục ngắn của hình elip; OA là đường kính trong của phao cứu sinh sau khi đã bơm khí. Do đó người ta có thể tính thể tích của vòng cứu sinh theo công thức:

π là số pi và bằng 3,14, AB, CD, OA dễ dàng đo được sau khi phao đã được bơm căng. Ta thử tính toán lực nổi cho một phao cứu sinh cụ thể. Trên thị trường người ta thường bán một loại phao có đường kính vòng tròn lớn (đường kính ngoài) khi chưa bơm khí là 65 cm, làm bằng chất dẻo. Sau khi bơm khí đo được AB = 13 cm, CD = 12,5 cm. OA = 12 cm. Khối lượng của phao là 150 g. ứng dụng công thức nêu trên ta dễ dàng tính được V ≈ 14.835 cm3. Do đó loại phao cứu sinh này có lực nổi là 145.383N (N: đơn vị đo lực, đọc là niutơn).

Lực nổi này có giữ được cơ thể người nổi trên mặt nước không? Có thể, vì khi người ta chìm vào nước sẽ chịu lực đẩy của nước bằng lực nổi. Bạn hãy thử xem.