تعريف قوة الطفو
- تُعرف قوة الطفو باسم قوة الطفو ، وهي القوة التي تؤثر على الأشياء المغمورة في جميع السوائل ، بما في ذلك الماء.
- عندما يوضع جسم ما في سائل معين ، فإن هذا السائل يبذل قوة صاعدة تسمى قوة الطفو ، حيث تتشكل قوة الطفو نتيجة للضغط الذي يمارسه السائل على الجسم.
- كلما زاد العمق ، كلما زاد الضغط ، يكون الضغط في الجزء السفلي من الجسم دائمًا أكبر من الضغط في الجزء العلوي من الجسم.
- وتجدر الإشارة إلى أن قوة الطفو موجودة دائمًا ، سواء كان الجسم يطفو أو يغرق في السائل.
- لكن ما إذا كان الجسم يغرق أم لا يعتمد على مقدار القوة ومساحة الجسم المغمورة في السائل ، ويعتمد أيضًا على مدى كثافة السائل ، وكذلك كثافة الجسم المغمور.
- وهنا تكون قوة الطفو مساوية للفرق بين وزن الجسم الحقيقي الخالي من أي سائل سواء كان سائلًا أو غازًا ، ووزن الجسم الظاهر في هذا الوسط المائع الذي يحيط به.
تعريف قوة الطفو المؤثرة على الجسم.
حيث يتساوى حجم ووزن السائل المزاح بشكل مباشر مع حجم ووزن الجسم المغمور ، وفيما يلي مثال بسيط:
- إذا غمرنا جسمًا على شكل مكعب بحجم متر مكعب واحد في الماء ، فإن هذا الجسم سيزيح مترًا مكعبًا واحدًا من الماء ، حيث سيكون مكان ماء الإزاحة المكعب المغمور ، وهنا تكون قوة الطفو مساوية لـ وزن السائل النازح.
- كما أنه يؤثر على المكعب المغمور في قوة ضغط الماء ، نتيجة وزن عمود الماء على السطح العلوي للمكعب ، وكلما زاد عمق المكعب المغمور في الماء ، زاد الوزن. . من عمود الماء فوقه مما يؤدي إلى زيادة الضغط عليه.
كيف يطفو الجسد؟
- نحن ندرك أن الأجسام الثقيلة تميل إلى الغرق وأن الأجسام الخفيفة تميل إلى الطفو ، بغض النظر عن شكلها أو حجمها أو نوع المادة.
- لكن الأجسام تطفو أو تغرق اعتمادًا على وزن الجسم وكثافته ومساحته المغمورة في السائل.
- نظرًا لأنه إذا كان وزن الجسم المغمور أقل من وزن السائل المزاح ، وكان حجم السائل المزاح مساويًا لحجم الجسم المغمور ، في هذه الحالة يُستنتج أن كثافة الجسم المغمور أقل من كثافة السائل ، لذلك سوف يطفو هذا الجسم إلى النقطة التي يكون فيها وزنه مساويًا لوزن السائل.
- ولكن إذا كان وزن الجسم المغمور أكبر من وزن السائل المزاح ، فسوف يغرق في السائل ولن يطفو.
حدد مصطلح الطفو
- يعبر مصطلح الطفو عن ظاهرة حركة الأجسام المختلفة في السوائل سواء كانت غازات أو سوائل.
- مثال على ذلك هو تعويم الخشب على سطح الماء وطفو البالون في الهواء.
- ساعد الإلمام بمفاهيم وقوانين الطفو في اكتشاف العديد من تطبيقات الحياة المستخدمة اليوم.
اتبع أيضًا:
قانون قوة الطفو المؤثرة على جسم.
استنتج العالم أرخميدس أربع قواعد مهمة عند غمر الجسم كليًا أو جزئيًا في سائل معين.
هذه القواعد هي كما يلي:
- كمية قوة الطفو للسائل تساوي وزن السائل المزاح ، لذلك عندما نزن كمية السائل بين مقدار الارتفاع السابق وكمية الارتفاع الحالي ، نلاحظ أن مقدار القوة الناتجة عن السائل يساوي كمية وزنك.
- تعتمد كمية القوة الناتجة عن السائل على مقدار حجم السائل المزاح ، وبالتالي عندما يوضع الجسم داخل سائل يعمل على رفع السائل ، ويصبح ارتفاعه الحالي أكبر من ارتفاعه السابق.
- هذه القوة الناتجة تتناسب طرديًا مع كثافة السائل ، وبالتالي كلما زادت كثافة السائل ، زادت قوة الطفو على الجسم.
- اتجاه قوة الطفو هذه تصاعدي ، كنتيجة لوجود ضغط على الجسم المغمور للسائل ، بحيث يبدو أن الأجسام المغمورة فقدت جزءًا من وزنها.
تطبيقات قانون الطفو
بناء السفن البحرية
العناصر التي قد تعجبك:
البحث جاهز للتعليم عن بعد
بحوث محو الأمية
استنتاج حول المحور في الفكر العلمي
- اعتمد العلماء على قانون الطفو لجعل السفن البحرية صحيحة حتى تتمكن من الإبحار بسلاسة دون غرق ، وقد تم ذلك عن طريق زيادة حجم التجويف الداخلي بشكل كبير ، حيث يساعد ذلك على تقليل كثافته. إنها قدرة عظيمة على الطفو عليها.
قياس قيمة غير معروفة لكثافة السائل
- ساعد قانون الطفو العلماء على تصميم مقياس كثافة السوائل ، وهو جهاز يستخدم لقياس كثافة السوائل مجهولة الكثافة للعلماء ، استنادًا إلى قاعدة الأجسام المغمورة جزئيًا في سائل.
صناعة الغواصات
- ساعد قانون الطفو العلماء في بناء غواصات من خلال تصميم هيكل معدني به تجويف داخلي كبير جدًا.
- لتقليل كثافته ، كثافة الماء ، وحتى تتمكن الغواصة من الغوص إلى أعماق كبيرة في الماء ، تم إضافة خزانات المياه بداخلها.
- حتى تزداد كثافتها وتغرق في الماء ، وتعود إلى السطح مرة أخرى ، فإنها تفرغ خزانات المياه هذه.
قد يثير اهتمامك:
حكم أرخميدس
مقدمة إلى عالم أرخميدس
- أحد أهم علماء العصور اليونانية القديمة.
- تنسب له كتبه واختراعاته اكتشاف العديد من القوانين وصنع العديد من الآلات الحديثة.
- درس الرياضيات والفلك والعلوم الطبيعية وهو فيزيائي ومهندس ومخترع.
- ولد عام 287 ق.م في جزيرة صقلية ، وتوفي عام 212 ق.م.
- طعنه جندي روماني حتى الموت بينما كان يحل مشكلة حسابية كان قد رسمها في الرمال داخل منزله.
حكم أرخميدس
- بنى أرخميدس على القوانين الأربعة السابقة للطفو ، والتي اشتق منها قاعدة مهمة جدًا عُرفت فيما بعد باسم قاعدة أرخميدس للأشياء المغمورة.
- تنص هذه القاعدة على أنه عندما يكون جسم ما مغمورًا كليًا أو جزئيًا في سائل.
- ستنتج قوة تدفعك لأعلى ، ومقدار هذه القوة يساوي وزن السائل المزاح.
حكم أرخميدس كما يلي:
- قوة الطفو للأجسام المغمورة بالكامل في سائل تساوي الفرق بين وزن الجسم في الهواء ووزن الجسم في السائل.
- أي أنه يساوي حجم السائل المزاح مضروبًا في تسارع الجاذبية مضروبًا في كثافة هذا السائل.
- قوة الطفو للأجسام المغمورة جزئيًا في سائل تساوي وزن الجسم في الهواء ، وهو ما يعادل وزن السائل.
يمكن التعبير عن قاعدة أرخميدس رياضيًا على النحو التالي:
- ثاب هاب = w1 h1 ، يعني ثاب: الفرق بين كثافة الجسم وكثافة السائل.
- إنها تعني الحب: حجم الجسد.
- W1 تعني كثافة السائل الثابت.
- H1 تعني: حجم السائل.
مثال على حكم أرخميدس
غرقت سفينة في المحيط نتيجة اصطدامها بجبل جليدي. إذا كانت كثافة الجليد تساوي 920 كجم لكل متر مكعب ، وكانت كثافة مياه المحيط تساوي 1030 كجم لكل متر مكعب ، فما هي النسبة بين الجزء المغمور من الجبل الجليدي والجزء العائم؟
- الحل: بما أن thb = w1 h1 ، ثم h1 / hb = thb / w1.
- H1 / حبة = 920/1030 كيلو جرام لكل متر مكعب ثم
- H1 / Hb = 0.89 ، لذا فإن النسبة بين الجزء المغمور من الجبل الجليدي والجزء العائم هي 89٪.