Uzgon je sposobnost objekta da lebdi u tekućini. Odnos težine predmeta i težine istisnute vode je ono što određuje hoće li predmet plutati; iako veličina i oblik predmeta imaju utjecaja, oni nisu primarni razlog zašto predmet lebdi ili tone. Ako predmet istiskuje više vode od svoje težine, plutat će. Uzgon je važan čimbenik u dizajnu mnogih objekata i u brojnim aktivnostima na vodi, kao što su vožnja čamcem ili ronjenje.
Arhimedov princip
Matematičar Arhimed, koji je živio u trećem stoljeću prije Krista, zaslužan je za otkriće mnogo toga kako djeluje uzgona. Prema legendi, jednog dana se kupao u kadi i primijetio da što se više uranjao u vodu, to je njezina razina više rasla. Shvatio je da njegovo tijelo istiskuje vodu u kadi. Kasnije je utvrdio da je objekt pod vodom težio manje od objekta u zraku. Kroz ove i druge spoznaje, uspostavio je ono što je postalo poznato kao Arhimedov princip:
Predmet u tekućini podiže sila koja je jednaka težini tekućine koju predmet istiskuje.
Pozitivna, negativna i neutralna plovnost
Predmet koji pluta u tekućini pozitivno je plutajući. To znači da je količina vode koju istisne predmet teži više od samog objekta. Na primjer, čamac koji je težak 50 lbs (23 kg), ali istiskuje 100 lbs (45 kg) vode, lako će plutati. Čamac istiskuje više vode od svoje težine dijelom zbog svoje veličine i oblika; većina unutrašnjosti čamca je zrak, koji je vrlo lagan. To objašnjava zašto masivni prekooceanski brodovi plutaju: sve dok je istisnuta voda teža od samih brodova, oni neće potonuti.
Negativna uzgona je ono što uzrokuje potonuće objekata. Odnosi se na predmet čija je težina veća od težine tekućine koju istiskuje. Na primjer, kamenčić može biti težak 25 grama, ali ako istisne samo 15 grama vode, ne može plutati. Ako je čamac od 50 lbs (23 kg) bio natovaren sa 75 lbs (34 kg) tereta, više ne bi plutao jer je njegova težina (125 lbs ili 56.69 kg) teža od težine vode koju istiskuje (100 lbs ili 45 kg).
Također je moguće da objekt bude neutralno plutajući. To znači da su težina objekta i količina tekućine koju istiskuje približno iste. Neutralno plutajući objekt lebdjet će u tekućini, niti tonuti niti plutati. Podmornica može prilagoditi svoju težinu dodavanjem ili izbacivanjem vode u posebne tankove zvane balastni tankovi. Pravilnim balansiranjem balasta, podmornica može lebdjeti na različitim razinama ispod površine vode bez potonuća.
Veličina i oblik
Koliko površine nekog objekta dodiruje vodu utječe na njegovu uzgonu. Vrlo veliki brod ima veliku površinu, što znači da je težina broda raspoređena na puno vode, a sve to gura prema gore na brodu. Kada bi isti brod bio u vodi s pramcem okrenutim prema dolje, počeo bi tonuti jer je sva težina koncentrirana na jednom malom području, a voda koju istiskuje je manja od težine broda.
Uobičajeni primjer koji se koristi da se to pokaže je osoba koja pluta u vodi. Ako osoba pluta na leđima, cijelo joj tijelo može ostati na površini vode ili blizu nje. Kad pluta u vodi s nogama dolje, dalje će potonuti; obično će samo njezin gornji dio tijela ostati na vrhu vode.
Stabilnost
Stabilnost u tekućini ovisi o položaju centra uzgona nekog objekta u odnosu na njegovo težište. Težište objekta je točka u objektu gdje se čini da je koncentrirana sva težina objekta; također se može smatrati prosječnom lokacijom težine objekta. Središte uzgona je težište vode koju je predmet istisnuo. Ovo nije u vodi, već u objektu koji pluta na njoj.
Kada je centar uzgona neposredno iznad težišta, tada će objekt biti stabilan. Međutim, ako je težište iznad središta uzgona – kao kod broda koji je natovaren teretom visoko iznad vodene linije – tada objekt postaje nestabilan. Ako se teret iz bilo kojeg razloga pomakne na jednu stranu, težište i središte uzgona više se neće poravnati. Brod će se prevrnuti dok se centar uzgona ponovno pokušava izdići iznad težišta.
U ljudskom tijelu težište je obično u području pupka. Središte uzgona je nešto više, zbog čega tijelo teži da lebdi uspravno s ramenima i trupom iznad nogu. Okrenuto naopako, gdje su noge iznad trupa, težište tijela je iznad središta uzgona. To čini tijelo nestabilnim, a položaj se može održati samo naporom.
Uzgona u praksi
Primjenom načela uzgona, inženjeri mogu projektirati čamce, brodove i hidroavione koji ostaju na površini i stabilni u vodi. To vrijedi i za mnoge druge objekte, kao što su spasilači i pontoni. Gotovo sve što je dizajnirano za vodu oslanja se na razumijevanje ovih principa.
Mnogi plivači znaju da postoje načini da svoja tijela učine plutajućim, kao što je ležanje na leđima ili zadržavanje punog daha. Osim toga, pokušaj zarona na dno bazena zahtijeva napor jer tijelo prirodno lebdi. Ronioci na dah posebno trebaju znati kako plutati, lebdjeti i tonuti, a često nose dodatne utege i drugu opremu koja im pomaže u upravljanju tim manevrima.