Sólo para ampliar Hritik la gran respuesta con un poco más de física de la visión:
La energía como una de las "cosas", la fricción en esta imagen.
Muy a menudo podemos definir un campo escalar (sin problemas de variación de un conjunto de números, uno para cada punto del espacio), que describe todo sobre un patrón de fuerzas. Llamamos a esto la "energía potencial". Es útil debido a que una cantidad se llama la energía total se conserva, esto incluye la cinética y potencial de las energías de todas las partículas en un sistema.
Ahora tenemos que hablar de fricción: es la gran situación donde la energía no se conserva. Pero esto es realmente fácil de entender demasiado, porque la fricción conduce el calor la energía, el calor y la energía se sabe que sólo se cinética-energía para las cosas que no nos importa.
Ejemplo de visualización de el mundo en términos de energías
Así que si usted piensa acerca de la eliminación de un rebote de la bola de la parte superior de un edificio, es el mismo que si usted tiene 2 tazas de líquido "cosas" (energía total) en algunos cuenca (energía de todas las cosas que no le interesan). Su copa con la etiqueta "energía cinética de la pelota" tiene pequeños agujeros perforados a través de los lados (el arrastre de aire). Su energía potencial de la copa es más grande, y está lleno. La naturaleza derrama la energía del potencial en la cinética de la copa en primera, con gotas de ejecución de los lados como los orificios de fuga de energía para el arrastre de aire. A continuación, el nivel de líquido puede llegar a un nivel estable (velocidad terminal), donde el líquido se vierte en es el mismo que el líquido sale a través de estos agujeros. Finalmente la pelota golpea el suelo, que básicamente batidos de esta energía cinética de la copa, el envío de un spray de líquido en la cuenca, antes de que la Naturaleza comienza a verter la energía cinética en energía potencial de la copa. Cuando está vacía (partícula es máxima), la Naturaleza comienza a verter el potencial de la energía de vuelta de todo de nuevo.
El proceso continúa hasta que ambos vasos están vacíos-o, más precisamente, cuando ambos han llegado al mismo nivel como el nivel de energía en la cuenca (termalización), que no puede ser 0. (Considere que las moléculas de aire al chocar contra el suelo: es de esperar que la Tierra térmicamente rebota de vuelta con suficiente empuje para llegar a la parte superior de la atmósfera, de lo contrario toda nuestra atmósfera está a punto de colapsar!)
La minimización de la energía potencial, de flotación
Ahora podemos utilizar esto como una regla general de que las cosas finalmente tendencia: un sistema se encuentra térmicamente estable en torno a un mínimo de energía potencial. Si descuidamos la fluctuación térmica para grandes sistemas, tenemos que la Naturaleza en general dirige las cosas para minimizar su energía potencial. Llamar a esto el "principio de mínima energía, el universo" quiere" que las cosas estén en su nivel más bajo (potencial) estado de energía, en el sentido de que la energía va a menudo poco a poco se filtran en el mundo que le rodea hasta que esto suceda.
(Observe que también depende del tipo de fricción: estática de fricción" supera esta tendencia de corto plazo de tiempo, por lo que se puede aparcar un coche en una colina. Básicamente, en esta imagen del universo, de fricción estática crea pequeños energía potencial de los pozos siempre que dos superficies de deslizamiento de los sólidos están en reposo con respecto a cada uno de los otros, como los átomos entre estos dos "bond".)
Podemos usar esto para averiguar cuando algo flota: acabo de hacer lo que el total de energías. Vamos a mantener el objeto totalmente sumergido, de modo que no tenemos que plantear preguntas difíciles acerca de cómo el nivel del agua disminuye a medida que sale del agua y así sucesivamente.
Usted tiene un objeto, como una caja de cosas, con algo de volumen $V$ y la densidad de $\rho_o$, que puede ser en la parte inferior del líquido $(h=0)$ o de la parte superior del líquido $(h=H)$, y el líquido tiene una densidad de $\rho_\ell.$ Sabemos que habrá todo tipo de complicadas las fuerzas de arrastre, pero el sistema eventualmente minimizar el potencial total de energía, y toda la energía de calor en el líquido y las corrientes de líquido y similares.
Ahora calcular el potencial total de energía cuando está en la parte superior: $\rho_o V g H.$ Easy peasy. (Añadir un término constante $L$ para la energía potencial de todo el líquido.) Ahora, ¿qué pasa cuando es en el fondo? 0? No.
Bueno, es un poco complicado: no hay lugar para el objeto en $h=0$, todo está lleno de líquido. Cuando el objeto está ahí abajo, se desplaza el mismo volumen $V$ de líquido, de mudarse fuera del espacio que ocupa. Que el líquido en última instancia desplaza al resto de líquido y así sucesivamente hasta que el "agujero" en la parte superior de la caja está llena! En realidad podemos resumen de todo esto lejos de imaginar que podemos congelar el tiempo y acaba de cortar un agujero del tamaño de volumen $V$ en el líquido a la altura de la $h=0$, y que los "cuadro de líquido" y swap con el objeto. La energía es por lo tanto $\rho_\ell V g H$ como ese cuadro de líquido se mueve a la parte superior. Comparando esto con la expresión anterior podemos ver que $V$, $g$ y $H$ es el mismo. Nuestro mínimo-el principio de la energía dice por lo tanto que las cosas floten cuando $\rho_o < \rho_\ell,$ y lavabo cuando $\rho_o > \rho_\ell.$
Por otra parte, descubrimos que si algo de lo que, naturalmente, tiene una densidad menor que la del líquido, por lo que se quiere flotar, una energía total de $(\rho_\ell \rho_o) V g h$ será liberado por permitir a flotar hacia arriba ser una altura $h$.
(Ahora podemos entender por qué los registros para flotar en el agua a lo largo -- el agua quiere ser inferiores más que el registro lo hace el registro intenta concentrar su masa en la superficie del agua. Y podemos entender el caso más general de las cosas flotante "de" agua: la única cosa que el agua de los avisos es el "volumen sumergido" $V_s$ por debajo de la línea de agua, que el agua está en cuestión presenta la totalidad de la masa $m$ de la nave/log/lo que sea. Por lo que tiene una densidad efectiva de $\rho_e = m / V_s$ -- pero ya no es ni flotar ni se hunde, $\rho_e = \rho_\ell$ y por lo tanto, podemos calcular $V_s = m / \rho_\ell$ para averiguar cuánto volumen se presenta sumergido.)
Cómo esto se aplica a su caso
Cuando usted empuja el registro en el agua, por lo tanto, debe también desplazar el agua, esencialmente empujando una "caja" de agua desde la parte inferior a la parte superior de la columna de agua. Esto cuesta una frontal de la energía de $\rho_\ell~V~g~H$ sólo para empujar el registro en el agua.
Ahora supongamos que usted empató el registro de algunos muy delgada, pero fuerte línea de pesca, que sale de la parte inferior de la plataforma: se tira de un volante de inercia a través de algún mecanismo de engranaje. Así que cada pizca de energía que este sistema llega flotando hacia arriba, ahora va a ser cosechado en este volante. (Tal vez entonces queremos utilizar esa energía para empujar a otros registros en la columna de agua?)
Así, nos encontramos con que hemos pasado una energía $\rho_\ell~V~g~H$ pero en circunstancias ideales, podemos recuperar una energía $(\rho_\ell \rho_o)~V~g~h,$ dejándonos con el déficit neto $-\rho_o~V~g~H$ que tenemos para el suministro de algún medio externo. Pero... eso es solo la energía que necesitaría para el suministro a través de cualquier mecanismo para levantar ese registro.
Una situación similar sucede, por ejemplo, si usted trata a sorber hasta un volumen de $V$ de líquido en la parte inferior como el registro de entra (con costo cero, yay!) y, a continuación, vamos a flotar a la parte superior. Usted consigue levantar gratis, ¡hurra! Excepto... ahora que has perdido un volumen de $V$ de su depósito, y si alguna vez quieres volver a ponerlo en, usted va a tener que pagar ese precio para levantar un volumen de $V$ de agua a la altura de la $H.$ Que sólo se utiliza la columna de agua a sí misma como una "cascada" de este tipo para poder levantar la sesión.
