ماذا تستنتج من قوة الطفو عندما يطفو الجسم على سطح الماء؟ هناك بعض الأشياء التي تطفو على سطح الماء عند سقوطها في الماء وفقًا لعدد من العوامل التي تتسبب في تعويم الجسم أو غرقه، ومن أشهر الأشياء التي تطفو على سطح الماء الخشب.
هذا يرجع إلى حقيقة أن كثافة الخشب أقل من كثافة الماء، وهي مادة فيزيائية يتم حسابها بطريقة معينة، والآن في المقال سنتعرف على تلك الطريقة وقوة الطفو التي تسبب قوة الطفو.
تعريف الطفو
- يمكن تعريف الطفو على أنه ظاهرة تتعلق بحركة أجسام معينة من خلال أنواع مختلفة من السوائل مثل الغازات والسوائل.
- تكون هذه الحركة تصاعدية دائمًا إذا كانت الكثافة المحيطة أقل من ذلك.
- من أهم الأشياء التي تطفو دائمًا على سطح الماء الخشب والزيوت، وتُعرف القوة التي تؤثر على طفو الأشياء بقوة الماء على الجسم.
- قوة الطفو هي الفرق بين الوزن الفعلي لجسم ما عندما يكون خاليًا تمامًا من أي سائل ووزنه الظاهر عبر الوسط السائل الذي يحيط به.
- يُقاس وزن الجسم الفعلي بضرب كتلة الجسم في تسارع الجاذبية.
- وضع العالم أرخميدس قاعدة خاصة للأجسام الطافية، وهي كالتالي: إذا كان الجسم يطفو على سطح السائل، فإن وزن الجسم المغمور بالمياه يساوي وزن السائل المزاح.
أنظر أيضا: كم عدد سندات pi الموجودة في السندات الثلاثية؟
تعريف الكثافة
- يمكن تعريف الكثافة على أنها نسبة الحجم إلى الكتلة، أو ككتلة لكل وحدة حجم.
- يقيس أيضًا مقدار المادة التي يحتويها الجسم لكل وحدة حجم بالمتر المكعب.
- تعتبر الكثافة أيضًا مقياسًا لدرجة التماسك بين المادة، وكان العالم اليوناني أرخميدس أول من اكتشف مبدأ الكثافة.
- يمكن أيضًا اعتبار الكثافة إحدى الخصائص المميزة للمادة.
- وخير مثال على ذلك هو أنه يمكن أن يكون هناك صندوق يحتوي على حديد ويبلغ حجمه مترًا مكعبًا واحدًا.
- وعلاوة على ذلك، فإن هذا الصندوق لا يساوي وزن صندوق آخر يحتوي على قطن، وهو أيضًا متر مكعب واحد.
- على الرغم من أن الصندوقين لهما نفس الحجم، إلا أن الحديد أكثر كثافة من القطن.
- مما ينتج عنه وزن أكبر لصندوق الحديد من الصندوق القطني.
- لذلك، يمكن القول أن الاعتماد الرئيسي لطفو الأشياء على الكثافة.
- يرتبط طفو الأجسام المختلفة على سطح الماء ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة والضغط اللذين يؤثران عليها.
- تتحكم الكثافة أيضًا في طبيعة المادة، وفي الحالات التي تزداد فيها الكثافة نجد أن المادة في حالة صلبة.
- في حالة الكثافة المتوسطة، نجد أن المادة في حالة سائلة.
- إذا كانت الكثافة منخفضة، فإننا نجد المادة في حالة غازية.
قد تكون مهتمًا. ماذا يحدث لعدد الكروموسومات أثناء الانقسام الاختزالي؟
العلاقة بين الطفو والكثافة
- إذا كان وزن الجسم أقل من وزن الماء، فإنه يزيح الجسم ويكون له نفس حجم الجسم إذا كان مغمورًا بالكامل في الماء.
- في هذه الحالة تكون كثافة الماء أعلى من كثافة الجسم.
- لذلك، سيبقى ذلك الجسم على الماء حتى يتساوى وزن الماء المزاح مع وزن الجسم.
- حيث يزن الجسم أكثر من وزن الماء المزاح عند غمره بالكامل في الماء كما هو الحال مع النحاس.
- في هذه الحالة، سوف يغرق تحت الماء، وهناك حالات قد لا يمر فيها النحاس تحت الماء.
- هذا عندما ينتفخ من الداخل، مما يساعد على الاحتفاظ بالكمية المناسبة من الهواء.
- حيث أن كثافة الجسم في هذه الحالة تشمل النحاس والهواء بداخله، مما يتسبب في زيادة كثافة السائل عن كثافة النحاس، مما يؤدي إلى تعويم السائل على سطح الماء.
- كمثال على الطفو، يمكننا استخدام الغواصات، حيث ترتفع الغواصات وتغرق في الماء بقوة متساوية.
- يتم ذلك عن طريق خزانات كبيرة يتم ملؤها بالكامل.
- إذا كنت ترغب في ركوب غواصة، يتم تفريغ هذه الخزانات من الماء ومليئة بالهواء.
- عند الرغبة في الغطس تحت الماء، تفتح هذه الخزانات وتملأ بالماء بدلاً من الهواء، وعندما يتم الوصول إلى العمق المطلوب، يتم إنشاء توازن بين الغواصة والماء بحيث تكون كثافتها مساوية لكثافة الماء ؛
قد تكون مهتمًا بـ: الفرق بين ذرة الليثيوم واستقرار أيون الليثيوم، واستخداماته وخصائصه
مثال توضيحي لحساب كثافة الجسم
- ينص قانون الكثافة على أن الكثافة تساوي الكتلة الكلية للجسم مقسومة على حجمه، وأن وحدة الكثافة هي kg / m³.
- إذا كان الكائن يتكون من مادة أكبر من كثافة السائل ؛
- كما هو الحال عند وضع الأشياء الحديدية في الماء.
- يؤدي هذا إلى غرق الجسم في الغاز أو السائل المحيط.
- في حالة الأجسام المصنوعة من مواد عالية الكثافة مع وجود مساحة محاصرة للهواء، يدفع الجسم الماء حتى يطفو على سطح الماء.
- ومن أهم الأمثلة على ما سبق السفن، حيث تصنع السفن من الفولاذ، ورغم ذلك فإنها تطفو على سطح الماء مهما كان حجمها.
- والسبب في ذلك وجود هواء فيه مما يجعل كثافة الماء أعلى من متوسط كثافة السفينة.
- كان السؤال الذي شغل الكثير من الناس حول هذه النقطة دائمًا هو لماذا يغرق مسمار بهذا الحجم الصغير في الماء.
- بينما تطفو السفينة العظيمة، فإن الجواب، كما أوضحنا سابقًا، هو أن السفينة.
- جسده مصمم ليحل محل كميات كبيرة من الماء.
مثال توضيحي لحساب كثافة الجسم
- وإذا لم يتم بناء السفن بهذه الطريقة، فقد يتسبب ذلك في غرقها وكذلك المسمار.
- هذا المثال هو توضيح آخر على أن الطفو لا يرتبط بوزن الجسم، ولكنه يعتمد بشكل أساسي على كمية الماء التي يحملها الجسم.
- لمزيد من التوضيح، يمكن للمرء استخدام قاعدة الطفو، والتي تنص على أن الاختزال يحدث عندما يتم وضعه في الماء.
- يتلقى دفعة من الأسفل للارتفاع، وهذا الدفع يساوي وزن كمية الماء المزاح.
- ينص قانون الطفو أيضًا على أن الجسم يزيح كمية من الماء أكثر من وزن الجسم نفسه، وفي هذه الحالة يطفو الجسم على سطح الماء.
- ولكن إذا كان وزن الماء المزاح أقل من وزن الجسم، فسيغرق الجسم تحت الماء.
- هناك حالة أخرى عندما لا يغرق الجسم أو يطفو عند وضعه في الماء، والتي تحدث عندما يكون وزن الجسم مساويًا لوزن الماء المزاح.
- في هذه الحالة يظل الجسم عالقًا كما في حالة الحشرات التي تمشي على سطح الماء.
- إذا كان الجسم يطفو على سطح الماء، فإنه يسمى الطفو الإيجابي، وإذا غرق في الماء، فإنه يسمى الطفو السلبي.
- إذا لم يكن قادرًا على الطفو في الماء، يطلق عليه اسم الطفو المحايد.
هنا ينتهي مقالنا عن الدفع وتأثيراته عندما تطفو الأشياء على سطح الماء، والتي من خلالها تعلمنا عن أهمية الكثافة وعلاقتها الوثيقة بالأجسام الطافية أو الغارقة، وأخيراً نتمنى أن تنال المقالة إعجابكم.