к — коэффициент сопротивления, зависящий от степени шероховатости поверхности и числа Рейнольдса; 
средняя скорость потока в кольцевом отверстии 
показатель, зависящий от размера скорости 
площадь боковой поверхности поплавка; 
объем поплавка; 
ускорение свободного падения; 
плотность материала поплавка.
Условие равновесия поплавка определяется выражением
откуда находим разность средних давлений на носовую и верхнюю поверхности поплавка:
Так как с увеличением расхода площадь кольцевого отверстия 
увеличивается, то можно допустить, что скорость 
при всех расходах остается постоянной, правая часть выражения (16-2-1) не зависит от значения расхода и для данного прибора остается постоянной. Из сказанного следует, что 
что и дает основание ротаметр называть расходомером постоянного перепада давления.
Разность статических давлений 
действующих на поплавок с учетом гидростатического давления, не является постоянной. На значение этой разности давлений влияет сила от динамического давления потока
где 
коэффициент сопротивления поплавка, зависящий от его формы; 
плотность жидкости (газа), протекающей через ротаметр; 
средняя скорость потока в сечении а—а (рис. 16-1-1).
С учетом выражения (16-2-2) и уравнения (16-2-1) имеем:
Из этого уравнения следует, что с увеличением расхода, а следовательно, и скорости 
значение перепада давления на поплавке 
убывает. Полный же перепад давления на ротаметре с ростом расхода будет увеличиваться. Это обусловливается ростом потери давления с увеличением расхода жидкости, протекающей через ротаметр. Для промышленных ротаметров потери давления от установки ротаметра в линии обычно не превышают 
для жидкостей и 
для газов.
Для вывода уравнения расхода среды, протекающей через ротаметр, воспользуемся уравнением Бернулли для сечений 
и 
(рис. 16-1-1):
где 
среднее статическое давление в сечении а — а, начиная с которого сказывается возмущающее воздействие поплавка на поток; 
среднее статическое давление в сечении 
проходящем в самом узком месте струи после прохода ее через кольцевое отверстие 
средняя скорость потока в сечении 
коэффициенты неравномерности распределения скорости в сечениях 
и 
соответственно; 
высоты сечений 
и 
над некоторым начальным уровнем; 
коэффициент потерн энергии на участке между сечениями 
.
Остальные обозначения соответствуют принятым выше.
Согласно условию неразрывности струи для несжимаемой жидкости для сечений а - а и 
Остальные обозначения соответствуют принятым выше.
Согласно условию неразрывности струи для несжимаемой жидкости для сечений 
и 
справедливо равенство
где 
объемный расход жидкости; 
площадь потока в сечениях а—а и 
коэффициент сужения.
Из уравнения (16-2-4), учитывая условие неразрывности струи, получаем:
или
где
Подставляя в уравнение (16-2-5) значение 
по уравнению (16-2-3) и решая его относительно 
находим;
где
Уравнение расхода (16-2-6) показывает, что расход среды, протекающей через ротаметр, зависит от двух переменных а и 
При этом коэффициент расхода а, как видно из приведенных выражений, зависит от большого числа величин и, кроме того, от геометрической формы поплавка [59].
Для экспериментальной градуировки ротаметров, предназначенных для измерений расхода жидкостей или газов, применяют в качестве градуировочной среды воду и воздух 
. В инструкциях по монтажу и эксплуатации ротаметров обычно приводится методика для пересчета показаний ротаметра на измеряемую среду с учетом плотности и вязкости.
между поплавком и внутренней поверхностью конусной трубки не достигнет такого размера, при котором действующие на поплавок силы уравновешиваются. При достижении равновесия сил поплавок устанавливается на высоте, соответствующей определенному значению расхода.
и сила трения потока о поплавок 
Сверху вниз на поплавок действуют также две силы: сила тяжести поплавка 
и сила от давления потока 
Здесь 
среднее давление потока на единицу носовой и верхней поверхностей поплавка соответственно; 
площадь наибольшего поперечного сечения поплавка;