Por que é que o gelo flutua?

O gelo flutua, porque quando um corpo é mergulhado num fluido líquido ou gasoso sofre por parte deste uma força vertical, de baixo para cima denominada de impulsão que compensa o seu peso.
A flutuação consta no estado de equilíbrio no qual um corpo se encontra em repouso, imerso ou suspenso na superfície de um fluido. Este estado de equilíbrio é conseguido porque a impulsão anula a outra força aplicada no corpo – o seu peso. Este princípio foi inicialmente proposto por Arquimedes. O princípio de Arquimedes defende que “Todo corpo imerso num fluido, fica sujeito a uma força vertical, de baixo para cima, igual ao peso do volume do fluido deslocado e aplicada no centro de gravidade desse volume”, ou seja, num corpo que se encontra imerso num líquido actuam duas forças, a força do peso, devido à força gravitacional terrestre e a força de impulsão, devido à interacção do líquido com o corpo.
A massa, o volume e a forma do objecto influenciam a flutuação, porque se a densidade de um corpo é maior que a do fluido deslocado, então o seu peso será maior que a impulsão e o seu corpo irá afundar, se pelo contrário, o seu peso for menor, o corpo irá flutuar.
A densidade de um corpo é o quociente entre a massa e o volume desse corpo. Pode-se dizer, então que a densidade mede a quantidade de massa que existe num determinado volume.
Alguns materiais onde podemos ver isso são o cobre que é o mais denso, seguindo-se, a água, o plástico, a cortiça e por fim o menos denso o ar.
Quando coloco um bloco de ferro num copo de água, o ferro afunda, enquanto se for um bloco de cortiça, este flutua na água. Corpos mais densos que o fluido afundam enquanto os corpos menos densos que os fluidos flutuam.
A forma do objecto também influencia a flutuação, porque se amassarmos o papel de alumínio e o colocarmos numa tigela com água, ele afunda. Se pelo contrário transformarmos o papel de alumínio num barquinho ele irá flutuar. A forma do objecto interfere no volume do fluido que é deslocado. E como já referi anteriormente, quanto maior for o volume do fluido deslocado maior será a impulsão.
No caso particular da água, esta tem três estados físico que são o líquido, o sólido e o gasoso.
A água no estado sólido tem uma densidade inferior á agua no seu estado líquido. Esta propriedade da molécula da água é devida ao aumento da distância média entre partículas quando passam do estado líquido para o estado sólido.
Como a água no estado sólido é menos densa do que a água no estado líquido, o peso do cubo de gelo será inferior ao peso do volume de água líquida deslocada devido à introdução do cubo de gelo. Assim, a impulsão será maior do que o peso do cubo de gelo.