Chapter 5 · Section 2Textbook pages 98–100

What Decides the Buoyant Force? പ്ലവക്ഷമബലത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങൾ

On page 5 a stone, an iron block and a glass slab each lost a different amount of weight in water. Why? On this page you weigh the same 100 g weight in three different liquids, then compare an iron block and a copper block of equal weight. Two factors come out: the density of the liquid and the volume of the object.

📖 What you need (pages 3 and 5 of this guide)

Density (സാന്ദ്രത) = mass ÷ volume, the mass of one unit volume; unit kg/m³. 1 g/cm³ = 1000 kg/m³.
Same mass: the denser material has the smaller volume (വ്യാപ്തം).
Buoyant force = W₁ − W₂ (weight in air − weight in the liquid).

ഒരു വസ്തുവിന് എല്ലാ ദ്രാവകങ്ങളിലും അനുഭവപ്പെടുന്ന പ്ലവക്ഷമബലം ഒരുപോലെ ആയിരിക്കുമോ?Will an object feel the same buoyant force in all liquids?

1. Factor 1 – the density of the liquid (Fig 5.4)

The activity (പ്രവർത്തനം, page 98): take saturated salt solution (പൂരിത ഉപ്പുലായനി), water and glycerine (ഗ്ലിസറിൻ) in three beakers. Using a spring balance, find the buoyant force on a 100 g standard weight (തൂക്കക്കട്ടി) in each liquid and complete Table 5.2.

First, its weight in air. The textbook works it out:

Worked example (page 98): തൂക്കക്കട്ടിയുടെ വായുവിലെ ഭാരം W₁ = mg – find the weight in air of the 100 g weight. (g = 9.8 m/s²)

Weight = mass × g, but the mass must be in kilograms: 100 g = 100 ÷ 1000 kg.

🎬 Solution in exam layout

Answer: W₁ = mg = 0.1 kg × 9.8 m/s² = 0.98 N. More solved questions: page 10 – in-text questions ▶

🧪 Virtual lab: Fig 5.4 – the 100 g weight in three liquids

lower all three balances

Table 5.2 – sample readings (your real readings will differ slightly)
Liquid ദ്രാവകം	Weight of the 100 g weight in the liquid (N)	Loss of weight = buoyant force (N)

The lab assumes the 100 g weight is made of a metal of density ≈ 8000 kg/m³ (approx.), so its volume is 0.1 kg ÷ 8000 kg/m³ = 12.5 cm³. Buoyant force = ρ_liquid × 12.5 cm³ × g. The differences are tiny (a few hundredths of a newton) – a real school balance must be read very carefully to see them.

Q. വ്യത്യസ്ത ദ്രാവകങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്ത ഭാരക്കുറവ് അനുഭവപ്പെടാൻ കാരണമെന്തായിരിക്കും? – Why is there a different loss of weight in different liquids?

Because the liquids have different densities. Why: the weight and its volume were the same in all three beakers – only the liquid changed. The denser the liquid, the harder it pushes up.

Table 5.3 – densities of some liquids

Density is the mass of unit volume of a substance (യൂണിറ്റ് വ്യാപ്തം പദാർഥത്തിന്റെ മാസാണ് സാന്ദ്രത).

Liquid ദ്രാവകം	Density kg/m³ (approx.)
water ജലം	1000
saturated salt solution പൂരിത ഉപ്പുലായനി	1025
kerosene മണ്ണെണ്ണ	810
glycerine ഗ്ലിസറിൻ	1260
coconut oil വെളിച്ചെണ്ണ	920

Textbook questions (page 99) – use Tables 5.2 and 5.3.

ഏത് ദ്രാവകത്തിലാണ് തൂക്കക്കട്ടിക്ക് ഏറ്റവും കൂടുതൽ പ്ലവക്ഷമബലം അനുഭവപ്പെട്ടത്? In which liquid did the weight feel the greatest buoyant force?
ഏത് ദ്രാവകത്തിലാണ് തൂക്കക്കട്ടിക്ക് ഏറ്റവും കുറവ് പ്ലവക്ഷമബലം അനുഭവപ്പെട്ടത്? In which liquid did it feel the least?
പട്ടികയിൽ നൽകിയിരിക്കുന്നവയിൽ ഏത് ദ്രാവകത്തിനാണ് സാന്ദ്രത ഏറ്റവും കൂടുതൽ? Which liquid in the table has the greatest density?
എന്തുകൊണ്ടായിരിക്കും ഗ്ലിസറിനിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ പ്ലവക്ഷമബലം അനുഭവപ്പെട്ടത്? Why did glycerine give the greatest buoyant force?
ദ്രാവകത്തിന്റെ സാന്ദ്രത കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് പ്ലവക്ഷമബലം കൂടുന്നു/കുറയുന്നു. As the density of the liquid increases, the buoyant force increases / decreases.

1. Glycerine (0.1544 N in our sample). Why: it has the biggest loss of weight in Table 5.2.
2. Water (0.1225 N) – the least of the three liquids used. Why: water is the least dense of the three (1000 kg/m³).
3. Glycerine, 1260 kg/m³.
4. Because glycerine is the densest of the three liquids. Why: everything else (the weight, its volume) was the same.
5. Increases (കൂടുന്നു): water 1000 → 0.1225 N, salt solution 1025 → 0.1256 N, glycerine 1260 → 0.1544 N.

⭐ Key idea (textbook page 99)

ഒരു വസ്തുവിന് ദ്രവത്തിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന പ്ലവക്ഷമബലത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഒരു ഘടകമാണ് ദ്രവത്തിന്റെ സാന്ദ്രത.

The density of the fluid is one factor that influences the buoyant force on an object. The greater the density of the liquid, the greater the buoyant force.

🧪 Spring-balance lab – any object, any liquid (Tables 5.1, 5.2, 5.4 together)

object liquid

lower the balance %

Your observations – sample readings (your real readings will differ slightly)
Object	Liquid (density kg/m³)	W₁ (N)	W₂ (N)	Buoyant force W₁ − W₂ (N)

Choose an object and a liquid, lower it fully, and record. Try one object in all five liquids.

Density itself is the star! – the Dead Sea

📚 സാന്ദ്രത തന്നെ താരം ! (Density itself is the star!)

The Dead Sea (ചാവുകടൽ) lies between Israel and Jordan. It is not really a sea but a salt-water lake; it got the name “sea” because of its large size and its high salt content. Its water is far saltier than the ocean, so it is much denser than ordinary sea water. The salt is so high that plants and animals cannot grow in it. People simply lie on the water and read a newspaper!

🏊 How deep does a person float? Same person, three waters

Approximate values for illustration: a person with lungs full of air ≈ 985 kg/m³; fresh water 1000, sea water ≈ 1025, Dead Sea water ≈ 1240 kg/m³ (approx.). Part under water = person's density ÷ water's density (you will see why on page 8).

📒 Science diary (സയൻസ് ഡയറി) – explain these (page 99)

1. ശുദ്ധജലത്തിൽ കോഴിമുട്ട താഴ്ന്നു പോകുമെങ്കിലും പൂരിത ഉപ്പുലായനിയിൽ പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്നു. – An egg sinks in fresh water but floats in saturated salt solution.

Salt solution is denser than fresh water, so it gives the egg a greater buoyant force. In fresh water the buoyant force on the fully immersed egg is less than the egg's weight, so it sinks. In the salt solution the buoyant force becomes large enough to equal the egg's weight before the egg is fully under, so it floats.

2. കപ്പൽ ശുദ്ധജലതടാകത്തിൽ നിന്ന് കടലിലേക്ക് കടക്കുമ്പോൾ കൂടുതൽ ഉയരുന്നു. – A ship rises higher when it moves from a fresh-water lake into the sea.

Sea water is denser than fresh water. A floating ship must always get a buoyant force equal to its weight. In the denser sea water a smaller volume under water is enough to give that force, so the ship rises a little. Try it in the ship lab on page 8.

3. ചാവുകടലിൽ ആരും തന്നെ പൂർണ്ണമായും മുങ്ങിപ്പോകുന്നില്ല. – Nobody sinks completely in the Dead Sea.

The Dead Sea's water is very dense because of its very high salt content. So the buoyant force equals a person's weight when only part of the body (about 80 % in the lab above) is under water. The person floats high and cannot sink completely.

2. Factor 2 – the volume of the object (Fig 5.5)

ഒരേ ഭാരമുള്ള എല്ലാ വസ്തുക്കൾക്കും ഒരേ ദ്രാവകത്തിൽ തുല്യ പ്ലവക്ഷമബലമാണോ അനുഭവപ്പെടുന്നത്?Do all objects of the same weight feel equal buoyant force in the same liquid?

Let's see. Take an iron block (ഇരുമ്പുകട്ട) and a copper block (ചെമ്പുകട്ട) of the same weight. Find the weight of each in air and in water and complete Table 5.4.

🧪 Virtual lab: Fig 5.5 – iron and copper blocks of equal weight

lower both balances %

Table 5.4 – sample readings (your real readings will differ slightly)
Object വസ്തു	Volume (cm³)	Weight in air W₁ (N)	Weight in water W₂ (N)	Buoyant force W₁ − W₂ (N)

Sample: 1 kg of each metal. Density of copper 8900 kg/m³, iron 7800 kg/m³, so the volumes are 1 ÷ 8900 m³ = 112.4 cm³ and 1 ÷ 7800 m³ = 128.2 cm³. The blocks are drawn to scale.

Textbook questions (page 100)

ഏതിനാണ് പ്ലവക്ഷമബലം കൂടുതൽ അനുഭവപ്പെട്ടത്? ഇരുമ്പുകട്ട/ചെമ്പുകട്ട Which felt the greater buoyant force – the iron block or the copper block?
ഏതിനാണ് വ്യാപ്തം കൂടുതൽ? ഇരുമ്പുകട്ട/ചെമ്പുകട്ട Which has the greater volume – the iron block or the copper block?

1. The iron block (1.26 N against 1.10 N).
2. The iron block (128.2 cm³ against 112.4 cm³). Why: iron is less dense than copper, so the same mass of iron takes up more space.
So the object with the bigger volume pushes aside more water and gets the bigger buoyant force – even though both weigh the same. Weight does not decide the buoyant force; volume does.

⭐ Key idea (textbook page 100)

പൂർണ്ണമായും ദ്രവത്തിൽ മുങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന പ്ലവക്ഷമബലം അതിന്റെ വ്യാപ്തത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഒരു വസ്തു പൂർണ്ണമായും ദ്രവത്തിൽ മുങ്ങിയിരിക്കുമ്പോൾ അനുഭവപ്പെടുന്ന പ്ലവക്ഷമബലത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്ന ഘടകങ്ങളാണ് ◆ ദ്രവത്തിന്റെ സാന്ദ്രത ◆ വസ്തുവിന്റെ വ്യാപ്തം.

The buoyant force on a fully immersed object depends on its volume. For an object fully immersed in a fluid, the factors that influence the buoyant force are:

the density of the fluid (ദ്രവത്തിന്റെ സാന്ദ്രത)
the volume of the object (വസ്തുവിന്റെ വ്യാപ്തം)

💡 Not on the list: the object's own weight, density or depth

Switch the lab above to “Equal volume”: a copper block and an iron block of the same volume get exactly the same buoyant force, although the copper one is heavier. And once an object is fully under, lowering it further changes nothing (bottle lab, page 5). The “Let us assess” question 2 (copper and iron spheres of the same diameter) uses exactly this idea – see page 11.

വസ്തുക്കൾ ദ്രാവകങ്ങളിൽ താഴ്ത്തുമ്പോൾ ദ്രാവക നിരപ്പ് ഉയരുന്നുണ്ടല്ലോ. ഇങ്ങനെ ഉയരുന്ന ദ്രാവകത്തിന്റെ അളവും പ്ലവക്ഷമബലവും തമ്മിൽ ബന്ധമുണ്ടാകുമോ?When objects are lowered into a liquid, the liquid level rises. Is the amount of liquid that rises related to the buoyant force?

Yes – exactly! The buoyant force equals the weight of the liquid pushed aside. A bigger volume or a denser liquid both mean a heavier amount of liquid pushed aside – which is why both factors matter. This is Archimedes' principle, the next page.

🌐 Explore online needs internet · opens in a new tab

🧪 Density (PhET simulation) PhET, University of Colorado Boulder
Change mass and volume of blocks and see why density, not weight, decides floating.
📄 Concepts and Mathematics of Density The Physics Classroom
Clear explanation of density = mass / volume, with layered liquids and worked examples.
📄 Learning Lesson: Salt 'n Lighter NOAA
Classic egg experiment: an egg sinks in tap water but floats when you add enough salt.
📄 Sea Water (JetStream) NOAA National Weather Service
Why sea water is denser than fresh water and how salt and temperature change density.
📄 Dead Sea Wikipedia
The super-salty lake where people float easily without swimming.
🔗 Density Calculator Omni Calculator
Type in mass and volume to get density, or work backwards to find either one.

3. Check yourself

🧭 Summary

The 100 g weight weighs W₁ = 0.1 × 9.8 = 0.98 N in air; it loses most weight in glycerine, then salt solution, least in water.
Factor 1: the density of the fluid – denser liquid, bigger buoyant force.
Factor 2: the volume of the object (the part under the liquid) – bigger volume, bigger buoyant force. Equal-weight iron (128 cm³) beats copper (112 cm³).
Dead Sea, egg in salt water, ship entering the sea: all explained by a denser liquid giving more buoyant force.

Next: Archimedes' principle ▶