Plūdrumas – tai objekto gebėjimas plūduriuoti skystyje. Objekto svorio santykis su išstumto vandens svoriu lemia, ar objektas plūduriuos; nors objekto dydis ir forma turi įtakos, jie nėra pagrindinė priežastis, kodėl objektas plūduriuoja arba skęsta. Jei objektas išstumia daugiau vandens nei jo svoris, jis plūduriuos. Plūdrumas yra svarbus veiksnys kuriant daugelį objektų ir vykdant daugybę vandens veiklos rūšių, tokių kaip plaukiojimas valtimis ar nardymas.
Archimedo principas
Matematikas Archimedas, gyvenęs trečiajame amžiuje prieš Kristų, yra priskiriamas daugybei plūdrumo veikimo būdų atradimo. Pasak legendos, vieną dieną jis sėdo į vonią ir pastebėjo, kad kuo labiau jis panirdavo į vandenį, tuo labiau pakildavo jo lygis. Jis suprato, kad jo kūnas išstumia vandenį kubile. Vėliau jis nustatė, kad po vandeniu esantis objektas sveria mažiau nei esantis ore. Per šiuos ir kitus suvokimus jis nustatė tai, kas buvo žinoma kaip Archimedo principas:
Skystyje esantis objektas yra pakeliamas jėga, lygia skysčio, kurį jis išstumia, svoriui.
Teigiamas, neigiamas ir neutralus plūdrumas
Objektas, plūduriuojantis skystyje, teigiamai plūduriuoja. Tai reiškia, kad objekto išstumtas vandens kiekis sveria daugiau nei pats objektas. Pavyzdžiui, valtis, kuri sveria 50 svarų (23 kg), bet išstumia 100 svarų (45 kg) vandens, lengvai plūduriuos. Iš dalies dėl savo dydžio ir formos valtis išstumia daugiau vandens nei jos svoris; didžioji dalis valties vidaus yra oras, kuris yra labai lengvas. Tai paaiškina, kodėl plaukioja masyvūs vandenyno laineriai: kol išstumtas vanduo sveria daugiau nei patys laivai, jie nenuskęs.
Dėl neigiamo plūdrumo objektai nuskendo. Tai reiškia objektą, kurio svoris yra didesnis nei skysčio, kurį jis išstumia, svoris. Pavyzdžiui, akmenukas gali sverti 25 gramus, bet jei jis išstumia tik 15 gramų vandens, jis negali plūduriuoti. Jei 50 svarų (23 kg) laivas būtų pakrautas su 75 svarų (34 kg) kroviniu, jis nebeplauktų, nes jo svoris (125 svarai arba 56.69 kg) yra sunkesnis už vandens, kurį ji išstumia, svorį (100 svarų). arba 45 kg).
Taip pat įmanoma, kad objektas būtų neutraliai plūduriuojantis. Tai reiškia, kad objekto svoris ir jo išstumiamo skysčio kiekis yra maždaug vienodi. Neutraliai plūduriuojantis objektas sklandys skystyje, nei skęs, nei plūduriuos. Povandeninis laivas gali reguliuoti savo svorį, įpildamas arba išleisdamas vandenį į specialias talpyklas, vadinamas balastiniais tankais. Tinkamai subalansavęs savo balastą, povandeninis laivas gali sklandyti įvairiuose lygiuose po vandens paviršiumi nenuskęsdamas.
Dydis ir forma
Tai, kiek objekto paviršiaus paliečia vandenį, turi įtakos jo plūdrumui. Labai didelis laivas turi didelį paviršiaus plotą, o tai reiškia, kad laivo svoris yra paskirstytas ant daug vandens, o visa tai stumiasi ant laivo. Jei tas pats laivas būtų vandenyje nukreiptu laivapriekio žemyn, jis imtų skęsti, nes visas svoris sutelktas viename mažame plote, o vanduo, kurį jis išstumia, sveria mažiau nei laivo svoris.
Dažnas pavyzdys, naudojamas tai įrodyti, yra žmogus, plūduriuojantis vandenyje. Jei žmogus plūduriuoja ant nugaros, visas jos kūnas gali likti vandens paviršiuje arba šalia jo. Kai ji plūduriuoja vandenyje nuleidusi kojas, ji nugrims toliau; paprastai tik jos viršutinė kūno dalis bus vandens viršuje.
Stabilumas
Skysčio stabilumas priklauso nuo objekto plūdrumo centro vietos svorio centro atžvilgiu. Objekto svorio centras yra taškas, kuriame visas objekto svoris atrodo sutelktas; tai taip pat gali būti laikoma vidutine objekto svorio vieta. Plūdrumo centras yra vandens, kurį objektas išstūmė, svorio centras. Tai ne vandenyje, o ant jo plūduriuojančiame objekte.
Kai plūdrumo centras yra tiesiai virš svorio centro, tada objektas bus stabilus. Tačiau jei svorio centras yra aukščiau plūdrumo centro – kaip laive, kuris pakrautas kroviniais aukštai virš vandens linijos – objektas tampa nestabilus. Jei krovinys dėl kokių nors priežasčių pasislenka į vieną pusę, svorio centras ir plūdrumo centras nebesusitaps. Laivas apvirs, kai plūdrumo centras vėl bandys pakilti virš svorio centro.
Žmogaus kūne svorio centras dažniausiai yra bambos srityje. Plūdrumo centras yra šiek tiek aukščiau, todėl kūnas linkęs plūduriuoti stačiai, pečiais ir liemeniu virš kojų. Apverstas aukštyn kojomis, kur kojos yra virš liemens, kūno svorio centras yra aukščiau plūdrumo centro. Dėl to kūnas tampa nestabilus, o padėtį galima išlaikyti tik pastangomis.
Plūdrumas praktikoje
Taikydami plūdrumo principus, inžinieriai gali suprojektuoti valtis, laivus ir hidroplanus, kurie vandenyje išlieka plūduriuojantys ir stabilūs. Tai pasakytina apie daugelį kitų objektų, tokių kaip gelbėjimo priemonės ir pontonai. Beveik viskas, kas sukurta vandeniui, priklauso nuo šių principų supratimo.
Daugelis plaukikų žino, kad yra būdų, kaip padidinti savo kūną, pavyzdžiui, gulint ant nugaros arba sulaikant pilną kvėpavimą. Be to, bandant pasinerti į baseino dugną reikia pastangų, nes kūnas natūraliai plūduriuoja. Nardytojai ypač turi žinoti, kaip plūduriuoti, plaukti ir skęsti, be to, jie dažnai dėvi papildomus svorius ir kitą įrangą, kad padėtų jiems valdyti šiuos manevrus.