船為何能浮

巨型遊輪、貨輪與油輪雖重達數十萬噸，仍能自在航行於海面；相較之下，一塊體積與重量遠小於船舶的石頭卻會沉入海底，原因何在？

物體在水中是浮還是沉，取決於它的平均密度與水的密度比較。密度是單位體積所含的質量，所有物體都有自身的密度。當平均密度大於水時，物體下沉；當平均密度小於水時，物體漂浮。由於海水含鹽，密度高於淡水，因此物體在海水中比在湖水中更容易浮起。

在阿基米德原理中，當一物體浸入任何流體中，會受到一個向上的浮力，浮力大小等於物體浸入時所排開流體的重力。當一物體浸入水中，若浮力大於物體的重量，物體就能浮起，反之下沉，若相等便懸浮不動。亦即是說，當一平均密度高於水的物體浸入水中，其所排開的水所產生的浮力，不足以支撐或抵銷物體的重量，該物體便會下沉。

而一艘巨型輪船，雖然其使用了密度高的材料製作，但因為其中空設計，縱使體積巨大，重量極重，但平均密度仍然比水低，當浸入水中時，下沉到一定深度，排開足夠的水後，仍能產生足夠浮力。一塊石頭雖然重量比輪船低，但因為體積小，平均密度比海水高，所排開的水不足以支撐其浮在海上，因此便會沉於海底。

排水量常用以描述船，其是指船所排開水的重量。因為船浸入水中後，會受到一個向上的浮力，浮力大小等於船所排開水的重力；而能浮在水中的船，是因為其重量和浮力達到平衡狀態，因此此時排水量等於浮力大小，浮力大小亦等於船的重量，所以知道船的排水量，便能知道船的重量。

若一物體能控制其自身的密度、所受浮力或排水量，便能隨意在水中上浮或下沉，潛艇便是充分運用其中原理的艦艇。潛艇內有大型壓載艙，可以注入或排出海水；將壓載艙灌滿海水，潛艇平均密度便會增加，潛艇便會下沉；將壓載艙排水並充入壓縮空氣，潛艇平均密度便會降低，潛艇便會上浮。當潛艇灌滿海水時，下沉到目標深度，便排出一定量的海水，使潛艇的平均密度等於海水的密度，達到中性浮力，潛艇便能停留在該深度，進行潛伏。在實際操作中，潛艇還需利用微調艙和水平舵來保持穩定與姿態，還需要考慮水壓等問題。