谈浮力的原理及踩水

物体能否浮在水面上取决于它的密度〔重量除以体积〕。当密度比水小时，物体才能浮起来。然而，物体在水中所受浮力大小却与其密度无关，只取决于其浸没入水中的体积，浸没的体积越大则受到浮力越大，当完全浸没时浮力达到最大。那么，为什么不同的物体，比如铁块和塑料，在水中沉浮状态不同呢？原因是水中的物体受到两个方向相反的力的作用：一个是前面所说的水对它向上的浮力，另一个就是地球对它产生的向下的重力。当重力大于浮力时物体下沉，当浮力大于重力时物体上浮，这也就是为什么沉浮会与密度有关。例如，同体积的铁块和塑料都完全浸没在水中，分别受到相同的最大浮力。但由于铁块密度较大，同体积情况下其重力也较大，重力大于浮力，于是沉底。而塑料密度小，其重力小于浮力，会向上浮起以致一部分露出水面，使其浸没入水中的体积减小，从而使所受浮力减小，最终直到浮力减小到与重力大小相等为止，达到二力平衡。
以上是浮力的理论知识。现在用这些理论来解释下实际的情况。人身体的密度很接近却又略大于水，因此只要吸口气并憋住就能使密度变得比水稍小一点。因为吸气后人体重量没有增加〔那点空气重量完全可以忽略〕，但胸腔明显扩大使人的体积增大〔这个真不能忽略，不信自己试试〕。这时人体浮力就增大，能够浮起来并使身体的一小部分露出水面。根据我的经验，这一小部分大约是半个头的体积。当然了，这也和吸入空气的量还有个人身体情况有关。吸气越足，对浮起越有利。同理，若把气吐光了再入水憋气，那就该沉了，但小心，这种做法有危险！
接下来，我谈一谈踩水。关于踩水，我的理解是：深水中人处于原位保持整个头部露出水面。以正常人体的密度，保持整个头部都出水，这种情况下毫无疑问是人所受浮力小于重力，必沉。即使此时吸足了气憋着，根据前面提到的，也只能保证露半个头的体积，而不是整个头。既然如此，必须要再加上一个持续的向上的力来保持平衡。人踩水动作不断对水向下作用，使水对人产生向上的反作用力来维持这个平衡。所以踩水动作基本上都是连续不停地进行。考深水证的一个内容就是双手露出水面踩水30秒，这样不仅限制手的使用，还减小了人体的浮力，大大增加了踩水难度。如果在踩水时吸气憋住，那么在水面上露出同样身体部位的情况下，人体所受的浮力增大，踩水所需力度减小，会明显感到更轻松。
顺便提一下，我在实际游泳中所遇到的最麻烦的事是在深水处踩水洗泳镜。我一直感觉那比考深水证的踩水还困难。事情是这样的：在湖里游泳，泳镜模糊看不清了，我要把泳镜摘下来洗一下再戴上，并且不想在没戴泳镜时让头部沉入水中。我不带救生用具，只能靠踩水。边踩水边摘、洗泳镜都没什么问题，关键在戴泳镜的时候，我每次都感觉身体好沉重，双脚不得不疯狂地用最大力气踩水，还只能极其勉强地维持一小会儿。后来仔细想了想才发现原因：戴泳镜时两条手臂都抬起高于肩膀，完全露出水面，浮力极大减小。有兴趣的朋友可以尝试一下。

浮力：F浮＝ρ液V排g
重力：G＝m物g＝ρ物V物g