Сила, обуславливающая нахождение объектов на поверхности воды, носит название плавучести. Плавучесть может быть описана как направленная вверх сила, действующая на любой тонущий или находящийся на поверхности жидкости объект.
Греческий математик Архимед первым объяснил данное явление, вследствие чего закон носит его имя.
Закон Архимеда: Подъемная сила, действующая на объект, частично или полностью погруженный в жидкость, равна весу вытесняемой им жидкости. Закон Архимеда одинаково верен в отношении всех объектов в любой жидкости (в случае с дайвингом рассматриваемая жидкость является, как правило, водой). Однако для отдельно взятого объекта с определенным объемом и весом различная плавучесть определяется различными плотностями жидкостей, в которую помещается объект. Чем плотнее жидкость, тем большая подъемная сила действует на объект с целью его «вытеснения».
Данное варьирование включает в себя и кажущееся незначительным различие в плотности соленой и пресной воды, что объясняет, почему дайверу требуется больше груза при погружении в соленую воду. Один литр чистой пресной воды весит 1 кг.
С другой стороны, из-за наличия растворенных солей, морская вода весит приблизительно 1,03 кг на литр. Этот дополнительный вес и плотность морской воды делают ее способной обеспечивать большую плавучесть, чем пресная вода.
Способность твердых и жидких тел находиться на поверхности воды или опускаться на дно измеряется как удельная сила тяжести. При этом удельная сила тяжести устанавливает соотношение между плотностями, сравнивая плотность данного вещества с чистой водой. Вследствие того, что чистая вода берется за эталон, ее соотношение к ней же самой равно 1:1. Следовательно, удельная сила тяжести чистой воды составляет 1,0. Вещества с тяжестью менее 1,0, по определению, обладают меньшей плотностью, чем чистая вода, и, следовательно, будут плавать на поверхности воды. Вещества со значением больше 1,0 являются более плотными и в чистой воде будут опускаться на дно (газы измеряются на основе плотности воздуха при стандартной температуре и давлении — называемым БТР — и равным 1,0 атмосфере).
В человеческом организме характеристики плавучести зависят от соотношения различных тканей организма, поскольку каждая ткань имеет различную удельною силу тяжести. Например, удельная сила тяжести жировой ткани — между 0,7 и 0,9; костной — приблизительно 1,9; мышечной — 1,08. В зависимости от таких факторов, как, например, соотношение жировой и мышечной тканей, величина удельной силы тяжести человеческого тела равна 1,0. Однако она может колебаться в обе стороны. Если показатель выше, человек будет тонуть, если ниже — то он будет держаться на поверхности в пресной воде. Снаряжение для дайвинга — в особенности, мокрые или сухие гидрокостюмы — вытесняет значительно больший объем воды без соответствующего увеличения веса. Результатом этого является значительное увеличение плавучести, что обуславливает необходимость применения систем грузов для погружения дайверов.
Термины «положительная», «нейтральная» и «отрицательная» значительно упрощают описание различных состояний плавучести. Объекты, находящиеся на поверхности, называются «положительно плавучими»; находящиеся на дне — «отрицательно плавучими»; а погруженный в воду объект, не находящийся ни на дне, ни на поверхности, имеет нейтральную плавучесть».
Именно третьего состояния стремятся достичь дайверы, поскольку это позволяет им минимизировать затраты энергии, направленной на преодоление силы которая тянет на дно либо на поверхность.
Идея плавучести способствует решению практических проблем, возникающих в процессе погружения. Предположим, дайверу требуется поднять со дна океана большой и дорогой подвесной мотор. Если, находясь вне воды, мотор весит 100 кг, то дополнительная подъемная сила какой величины (т.е. подъемная сила в дополнение к уже действующей по причине того, что объект находится в воде) должна быть приложена к мотору для его поднятия со дна?
Первоначально дайверу требуется вычислить уже имеющуюся плавучесть, равную весу объема воды, вытесненной мотором. Предположим, что мотор вытесняет 20 литров. 20 литров морской воды весят 20,6 кг. Таким образом, подъемная сила, действующая на мотор, также равна 20,6 кг.
При этом имеется две противодействующих силы: 100 кг силы, направленной вниз (сила тяжести — вес сухого мотора) против 20,6 кг силы, направленной вверх (подъемной силы) или плавучести. Для того, чтобы мотор приобрел нейтральную плавучесть, необходимо компенсировать его отрицательную плавучесть: 100 кг – 20,6 кг = 79,4 кг — такое количество дополнительной плавучести потребуется.
Если не принимать во внимание вес подъемного механизма (люльки- подъемника или барабана), то, чтобы определить, сколько воды потребуется вытеснить и компенсировать отрицательную плавучесть, необходимо разделить отрицательную плавучесть на вес морской воды: 79,4 кг : 1,03 кг на литр = 77,1 литра. На практике дайвер будет вытеснять воду, добавляя этот объем воздуха в подъемное приспособление.