يجب أن يتضمن البحث عن قوة الطفو المؤثرة على الجسم عدة تعريفات مهمة، منها: ما هو الطفو؟ وما هي القوة المؤثرة على الجسم في أن يطفو، لأن قانون الطفو في حياتنا العملية مهم لأنه يستخدم في صناعة السفن والقوارب، ونلاحظه أيضًا في قدرة الإنسان على تطبيقه. لذلك كان لابد من معرفة قانونها ونصها وتطبيقاتها العملية.
تعريف القوة العائمة
- تُعرف قوة الطفو باسم قوة الطفو، وهي القوة التي تؤثر على جميع السوائل، بما في ذلك الأجسام المغمورة في الماء.
- عندما يوضع جسم ما في سائل معين، فإن هذا السائل يبذل قوة صاعدة تسمى قوة الطفو. يتم إنشاء قوة الطفو عن طريق الضغط الذي يمارسه سائل على جسم ما.
- كلما زاد العمق، كلما زاد الضغط، يكون الضغط على الجزء السفلي من الجسم أكبر دائمًا من الضغط على الجزء العلوي منه.
- تجدر الإشارة إلى أن قوة الطفو موجودة دائمًا عندما يطفو الجسم على سائل أو يغرق فيه.
- لكن ما إذا كان الجسم يغرق أم لا يعتمد على مقدار القوة ومساحة الجسم المغمورة في السائل، وكذلك كثافة السائل وكثافة الجسم المغمور.
- هنا تكون قوة الطفو مساوية للفرق بين الوزن الفعلي للجسم الخالي من أي سائل، سواء كان سائلًا أو غازًا، والوزن الظاهري للجسم في هذا الوسط السائل المحيط.
أنظر أيضا: مسح العوامل التي تؤثر على التوازن الكيميائي مع المراجع
تعريف قوة الطفو المؤثرة على جسم
تُعرَّف قوة الطفو المؤثرة على جسم ما على أنها وزن السائل الذي أزاحه الجسم المغمور.
عندما يكون حجم ووزن السائل المزاح مساويين بشكل مباشر لحجم ووزن الجسم المغمور، فإن ما يلي هو مثال بسيط:
- إذا غمرنا جسمًا مكعبًا بحجم متر مكعب واحد في الماء، فسيحرك هذا الجسم مترًا مكعبًا واحدًا من الماء، حيث ستحدث إزاحة الماء المكعب المغمور، وهنا قوة الطفو تساوي الوزن. نازح من liq.
- يؤثر المكعب المغمور في الماء أيضًا على قوة الضغط لأن وزن عمود الماء فوق السطح العلوي للمكعب وكلما زاد عمق المكعب المغمور في الماء، زاد الوزن. عمود الماء فوقه مما يؤدي إلى زيادة الضغط عليه.
كيف يطفو الجسد؟
- نلاحظ أن الأجسام الثقيلة عادة ما تغرق وأن الأجسام الخفيفة تطفو عادة، بغض النظر عن شكلها أو حجمها أو نوع المادة.
- لكن الأجسام تطفو أو تغرق بناءً على الوزن والكثافة ومساحة سطح الجسم المغمور في السائل.
- لأنه إذا كان وزن الجسم المغمور أقل من وزن السائل المزاح، وكان حجم السائل المزاح مساويًا لحجم الجسم المغمور، فيستنتج في هذه الحالة أن كثافة الجسم المغمور تساوي صغير؛ من كثافة السائل، لذلك سوف يطفو الجسم إلى النقطة التي يساوي فيها وزنه وزن كوميديا السائل.
- إذا كان وزن الجسم المغمور أكبر من وزن السائل المزاح، فسوف يغرق في السائل ولن يطفو.
حدد مصطلح تعويم
- يعبر مصطلح الطفو عن ظاهرة حركة الأجسام المختلفة في السوائل سواء كانت غازات أو سوائل.
- على سبيل المثال، تطفو عصا على سطح الماء، ويطفو بالون في الهواء.
- ساعدت معرفة مفاهيم وقوانين الطفو على اكتشاف العديد من التطبيقات في الحياة اليوم.
تواصل أيضا. تحقق من كيفية التحكم في غشاء البلازما أثناء مرور المواد
قانون قوة الطفو المؤثرة على جسم
استنتج العالم أرخميدس أربع قواعد مهمة عندما يكون الجسم مغمورًا كليًا أو جزئيًا في سائل معين.
هذه القواعد هي كما يلي:
- كمية قوة دفع السائل تساوي وزن السائل المزاح، لذلك عندما نزن كمية السائل المحصورة بين الارتفاع القديم ومقدار الارتفاع الحالي، نلاحظ أن مقدار القوة المتولدة ؛ السائل يساوي كمية وزنه.
- تعتمد كمية القوة التي ينتجها السائل على حجم السائل المزاح، لذلك عندما يوضع الجسم داخل السائل، فإنه يعمل على رفع السائل ويصبح ارتفاعه الحالي أكبر من ارتفاعه القديم.
- هذه القوة الناتجة تتناسب طرديًا مع كثافة السائل، لذلك كلما زادت كثافة السائل، زادت قوة الدفع على الجسم.
- اتجاه قوة الطفو هذه تصاعدي، مما يؤدي إلى دفع يسقط على جسم مغمور من السائل، لذلك يبدو أن الأجسام المغمورة فقدت بعض وزنها.
تطبيقات قانون قوة الطفو
الصناعة البحرية
- اعتمد العلماء بشكل مناسب على قانون الطفو في صناعة السفن البحرية حتى تتمكن من الإبحار بسلاسة ودون غرق، وقد تم ذلك عن طريق زيادة حجم تجويفها الداخلي بشكل كبير، حيث يساعد ذلك على تقليل كثافتها. من كثافة الماء، مما يمنحها قدرة كبيرة على الطفو فوقها.
قياس كثافة غير معروفة لسائل
- ساعد قانون الطفو العلماء على تصميم مقياس كثافة السوائل، وهو جهاز يستخدم لقياس كثافة السوائل ذات الكثافة غير المعروفة بناءً على أساس الأجسام المغمورة جزئيًا في السائل.
صناعة الغواصات
- ساعد قانون الطفو العلماء في بناء غواصات من خلال تصميم هيكل معدني به تجويف داخلي كبير جدًا.
- ولتقليل كثافتها إلى كثافة الماء، وللسماح للغواصة بالغوص إلى أعماق كبيرة في الماء، تم إضافة خزانات مياه بداخلها.
- حتى تزداد كثافتها، وتغرق في الماء، وتفريغ تلك الخزانات من الماء لتعود إلى السطح مرة أخرى.
قد تكون مهتمًا. دراسة عن تأثيرات تلوث المياه على النباتات
حكم أرخميدس
تقديم أرخميدس
- أحد أهم علماء العصور اليونانية القديمة.
- يرجع الفضل إليه في كتبه واختراعاته في اكتشاف العديد من القوانين وإنشاء العديد من الآلات الحديثة.
- درس الرياضيات والفلك والعلوم الطبيعية وهو فيزيائي ومهندس ومخترع.
- ولد في قبل الميلاد. 287 في صقلية، توفي قبل الميلاد. في عام 212.
- طعنه جندي روماني أثناء حله لمشكلة رياضية مرسومة في الرمال داخل منزله.
حكم أرخميدس
- اعتمد أرخميدس على القوانين الأربعة السابقة للطفو، والتي استنتج منها قاعدة مهمة جدًا عُرفت فيما بعد باسم قاعدة أرخميدس للأشياء المغمورة.
- تنص هذه القاعدة على أنه عندما يكون الجسم مغمورًا كليًا أو جزئيًا في سائل.
- سينتج قوة تدفعه لأعلى، ويكون مقدار هذه القوة مساويًا لوزن السائل المزاح.
حكم أرخميدس على النحو التالي.
- قوة الطفو لجسم مغمور بالكامل في سائل تساوي الفرق بين وزن الجسم في الهواء ووزن الجسم في السائل.
- أي أنه يساوي حجم السائل المزاح مضروبًا في كثافة هذا السائل مضروبًا في عجلة الجاذبية.
- قوة الطفو لجسم مغمور جزئيًا في سائل تساوي وزن الجسم في الهواء، وهو ما يعادل وزن السائل.
يمكن التعبير عن قاعدة أرخميدس رياضيًا على النحو التالي.
- thb = s 1 h1، يعني thb. الفرق بين كثافة الجسم وكثافة السائل.
- يعني الحب وحجم الجسم.
- W1 تعني كثافة السوائل الثابتة.
- H1 تعني: حجم السائل.
مثال على حكم أرخميدس
غرقت سفينة في المحيط بعد اصطدامها بجبل جليدي، إذا كانت كثافة الجليد 920 كجم لكل متر مكعب، وكثافة مياه المحيط 1030 كجم لكل متر مكعب، فما هي نسبة الجزء المغمور؟ رأس الجبل الجليدي العائم؟
- المحلول. منذ thb = s1 h1، إذن h1 / love = s1 / s1.
- H1 / حبة = 920/1030 كجم لكل متر مكعب، لذلك
- H1 / ser = 0.89، لذا فإن نسبة الجزء المغمور من الجبل الجليدي إلى الجزء العائم هي 89٪.
أثبت البحث عن قوة الطفو المؤثرة على الجسم أهمية قانون الطفو في الماضي والحاضر، حيث تمكن العلماء من استخدام قانون الطفو لتطبيقه على العديد من مجالات الصناعة الحديثة المتقدمة.