هناك ثلاث قوى تعمل على الحطام. أولًا ، هناك قوة الجاذبية للأسفل (Fز) بسبب التفاعل مع الأرض. تعتمد هذه القوة على كل من كتلة الجسم (م) ومجال الجاذبية (ز = 9.8 نيوتن لكل كيلوغرام على الأرض).
بعد ذلك ، لدينا قوة الطفو (Fب). عندما يتم غمر جسم ما في الماء (أو أي سائل) ، هناك قوة دفع صاعدة من الماء المحيط. حجم هذه القوة يساوي وزن الماء المزاح ، بحيث يتناسب مع حجم الجسم. لاحظ أن كلاً من قوة الجاذبية وقوة الطفو يعتمدان على حجم الجسم.
أخيرًا ، لدينا قوة سحب (Fد) بسبب التفاعل بين الماء المتحرك والجسم. تعتمد هذه القوة على كل من حجم الجسم وسرعته النسبية بالنسبة إلى الماء. يمكننا نمذجة مقدار قوة السحب (في الماء ، لا ينبغي الخلط بينه وبين سحب الهواء) باستخدام قانون Stoke ، وفقًا للمعادلة التالية:
في هذا التعبير ، R هي نصف قطر الجسم الكروي ، و μ هي اللزوجة الديناميكية ، و v هي سرعة السائل بالنسبة للكائن. تبلغ قيمة اللزوجة الديناميكية في الماء حوالي 0.89 × 10-3 كيلوغرام لكل متر في الثانية.
يمكننا الآن نمذجة حركة صخرة مقابل حركة قطعة ذهب في ماء متحرك. ومع ذلك ، هناك مشكلة صغيرة واحدة. وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، فإن القوة الكلية المؤثرة على جسم ما تغير سرعة الجسم – ولكن مع تغير السرعة ، تتغير القوة أيضًا.
تتمثل إحدى طرق التعامل مع هذه المشكلة في تقسيم حركة كل كائن إلى فترات زمنية صغيرة. خلال كل فترة زمنية ، يمكنني أن أفترض أن صافي القوة ثابت (وهذا صحيح تقريبًا). بقوة ثابتة ، يمكنني بعد ذلك إيجاد سرعة الجسم وموضعه في نهاية الفترة. ثم أحتاج فقط إلى تكرار نفس العملية للفترة التالية.
