Человеку, подводной лодке, кораблю пла­вать в воде помогает... воздух! Проведем неслож­ный расчет. Плотность стекла, из которого сде­лана бутылка, равна 2,2 г/см³; плотность воды — 1 г/см³. Следовательно, стекло в воде пойдет ко дну. Но если стеклянная бутылка, наполненная воздухом, плотно закрыта пробкой, она будет плавать на поверхности воды. Масса стеклян­ной литровой бутылки равна примерно 0,5 кг; масса воздуха, заключенного в ней,— около 1 г, а средняя плотность закупоренной бутыл­ки с воздухом — 0,501 г/см³ (501г/1000см³) ,т. е. вдвое меньше плотности воды.

Налив в бутылку некоторое количество во­ды, мы можем сделать ее среднюю плотность в точности равной плотности воды. Такая бу­тылка сможет плавать в воде на любой глубине.

Средняя плотность бутылки, заполненной одним воздухом, меньше, чем плотность жидкости; она не может плавать на любой глубине и будет вытолк­нута на ее поверхность. Объем ее погруженной в воду части уменьшается, так как часть бутылки окажется над водой. Поэтому и выталкивающая сила уменьшится и станет в точности равной весу бутылки с воздухом.

Подводная лодка плавает на любой глубине, не опускаясь и не поднимаясь, если ее средняя плотность равна плотности морской воды. Что­бы получить среднюю плотность подводной лод­ки, нужно сложить массы ее корпуса, двигате­лей, людей и воздуха, находящегося в ней, и разделить полученную сумму на объем, занимае­мый лодкой.

Набрав в балластные цистерны воду, подвод­ная лодка погрузится в глубину моря; ее сред­няя плотность станет больше плотности морской воды. Если же выдавить сжатым воздухом воду из балластных цистерн, подводная лодка всплы­вет. Объем подводной лодки всегда один и тот же. Она изменяет среднюю плотность, увеличи­вая или уменьшая свою массу, заполняя свои цистерны воздухом или водой. Запас сжатого воздуха всегда должен быть в подводной лодке, без него она не сможет поддерживать свою пла­вучесть и всплыть на поверхность воды.

Кроме того, подводная лодка не могла бы плавать под водой без так называемых горизон­тальных рулен: даже самая незначительная разница между ее весом и выталкивающей силой гнала бы ее на дно или на поверхность. По-иному изменяет свою среднюю плотность «автоном­ный» водолаз (запас сжатого воздуха он носит на спине в баллоне): если ему нужно всплыть, он надувает скафандр воздухом. Средняя плотность человеческого тела больше плотности воды, она равна 1,03 г/см³.

Плавучесть человеку обеспечивает воздух, набираемый им при вдохе в легкие.

При полном вдохе средняя плотность чело­веческого тела становится меньше плотности воды. При выдохе, когда тело теряет плаву­честь, человеку приходится создавать подъем­ную силу движением рук. Искусство плавать — это умение правильно дышать, координируя вдо­хи и выдохи с движением рук и ног.