Hầu hết ai đã từng đi bơi cũng biết tới phao bơi, khi bạn vui chơi nô đùa trong nước với chiếc phao bơi đầy màu sắc, bạn có từng nghĩ rằng, sức nâng của phao bơi lớn đến mức nào, tại sao nó lại có thể giúp một người nổi trên mặt nước?
Vậy sức nâng của phao bơi được tính toán như thế nào? Các kiến thức toán học cho chúng ta biết rằng, lấy thể tích của phao bơi sau khi được bơm căng nhân với mật độ của nước rồi trừ đi độ nặng của chính phao bơi, ta sẽ có được kết quả về sức nâng của phao bơi.
Về mật độ của nước thường được tính bằng đơn vị 1 kg/ 1m3, cũng có nghĩa là mật độ của nước trong mỗi một cm3 là 1g. Sau đây chúng ta cùng xem thể tích của phao bơi được tính như thế nào?
Trước tiên hãy bơm căng hơi cho phao bơi, sau đó dùng thước có khắc vạch độ để đo 3 loại số liệu dưới đây :
- độ rộng w của hình vòng, được biểu thị như hình vẽ, đây là độ rộng của vòng phao bơi sau khi được bơm căng hơi, chú ý là khi đo phải để thước qua đường trục trung tâm của phao bơi thì kết quả đo được mới tương đối chuẩn xác.
- độ cao h của phao bơi : đặt phao bơi nằm trên mặt đất để đo độ cao của nó.
- đường kính trong r của phao bơi sau khi bơm hơi.
Sau khi đo được 3 số liệu nói trên, thể tích của phao bơi sẽ được tính theo công thức sau :
V = 1/2 (p)2 x w x h x (r + 1/2w)
Trong đó, p = 3,14, w, h, r lần lượt là độ rộng vòng, độ cao và độ dài đường kính trong của phao bơi.
Chúng ta hãy lấy một ví dụ cụ thể để tính toán. Có một loại phao bơi bằng nhựa khi chưa bơm hơi có đường kính tròn của mép ngoài cùng là 75 cm, sau khi bơm căng hơi đo được độ rộng là w = 17 cm, độ cao h = 13 cm, đường kính trong của hình vòng là r = 15,5 cm, phao nặng 170g. Thay các số liệu này vào công thức tính ta có :
V = 1/2 x 3,142 x 17 x 13 x (15. 5 + 17/2) = 26148 cm3
Như vậy sức nâng của chiếc phao bơi này khoảng chừng 254,5 Newton.
Do khi người ở trong nước cũng chịu sức nâng của nước, cộng thêm sức nâng của phao bơi nên hoàn toàn có thể nổi người trên mặt nước, vì vậy phao bơi còn có tên gọi là phao cứu sinh.
