В жидкость помещен куб. Давление на одной и той же глубине одинаково, поэтому силы давления, действующие на его боковые грани, уравновешиваются. Сила давления, действующая на верхнюю грань, меньше силы, действующей на нижнюю грань, потому что эти грани расположены на разной глубине,— чем глубже, тем давление в жидкости больше. Значит, равнодействующая всех сил, действующих со стороны жидкости на куб, направлена вертикально. Это и есть выталкивающая сила.
Для такого простого случая выталкивающую силу рассчитать нетрудно. Но если куб расположен в воде наклонно, рассчитать выталкивающую силу гораздо труднее. Если же у тела, опущенного в воду, неправильная форма, для расчета выталкивающей силы уже надо применить высшую математику.
Впрочем, можно найти более легкий и короткий путь. Возьмем себе в проводники знаменитого голландского математика и физика Стевина. В конце XVI в. вышла его книга, в которой дан простой и наглядный прием для определения выталкивающей силы. Позже этот прием, правда, в несколько измененном виде, стали называть принципом отвердевания.
Представим себе, что в сосуде с жидкостью какая-то часть ее неправильной формы затвердела, но вес этой части остался неизменным. Затвердевшая» часть не всплывет и не опустится на дно. Следовательно, ее вес Р уравновешивается силой F, т. е. силой давления со стороны оставшейся жидкости.
Мысленно удалим «затвердевший» объем жидкости и вставим на его место твердое тело (из металла) точно такого же объема и формы. Жидкость будет «обманута» Ведь для нее ничто не изменилось, и она будет давить на это тело с такой же силой, как
раньше давила на жидкость.