ماذا تستنتج عن قوة الدفع عندما يطفو جسم على سطح الماء

تعريف الطفو

• يمكن تعريف الطفو على أنه الظاهرة المتعلقة بحركة بعض الأجسام عبر أنواع مختلفة من السوائل مثل الغازات والسوائل.
  • وتكون هذه الحركة دائمًا في اتجاه الجانب العلوي ، إذا كانت الكثافة المحيطة به أقل من ذلك.
• من أهم الأشياء التي تطفو دائمًا على سطح الماء الخشب والزيوت ، وهذه القوة التي تؤثر على طفو الأجسام تُعرف باسم دفع الماء للجسم.
• يتم تمثيل قوة الطفو بالفرق بين الوزن الفعلي للجسم في حالة خلوه تمامًا من السوائل ووزنه الظاهر في الوسط المائع الذي يحيط به.
  • يقاس وزن الجسم الفعلي بضرب كتلة الجسم في عجلة الجاذبية.
• وضع عالم أرخميدس قاعدة للأجسام العائمة ، وهي كالتالي: إذا كان الجسم يطفو على سطح سائل ، فإن وزن الجسم المغمور بالمياه يساوي وزن السائل المزاح.

تعريف الكثافة

• يمكن تعريف الكثافة على أنها نسبة الحجم إلى الكتلة أو على أنها كتلة لكل وحدة حجم.
  • وهو أيضًا مقياس لمقدار المادة التي يحتويها كائن في وحدة الحجم ، المتر المكعب.
• تعتبر الكثافة أيضًا مقياسًا لدرجة التماسك بين المادة ، والعالم اليوناني أرخميدس هو أول من اكتشف مبدأ الكثافة.
• يمكن أيضًا اعتبار الكثافة كواحدة من الخصائص المحددة للمادة.
  • ومن أهم الأمثلة على ذلك أنه يمكن أن يكون هناك صندوق يحتوي على حديد ويبلغ حجمه مترًا مكعبًا.
  • في نفس الوقت ، لا يزن هذا الصندوق بقدر ما يزن صندوق آخر يحتوي على قطن ، والذي يزن أيضًا مترًا مكعبًا.
• على الرغم من أن حجم الصندوقين متساوي ، إلا أن الحديد له كثافة أعلى بكثير من القطن.
  • ينتج عن هذا زيادة في وزن الصندوق الحديدي فوق الصندوق القطني.
  • لذلك ، يمكن القول أن الاعتماد الرئيسي على طفو الكائنات هو الكثافة.
• يرتبط طفو الأجسام المختلفة على سطح الماء ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة وكذلك بالضغط الذي يؤثر عليها.
  • تتحكم الكثافة أيضًا في طبيعة المادة ، ففي الحالات التي تزداد فيها الكثافة نجد أن المادة في حالة صلبة.
  • في حالات الكثافة المتوسطة ، نجد أن المادة في حالة سائلة.
  • ولكن إذا كانت الكثافة منخفضة ، فإننا نجد المادة في حالة غازية.

قد يثير اهتمامك:

العلاقة بين الطفو والكثافة

• في حالة أن وزن الجسم أقل من وزن الماء المزاح وله نفس حجم الجسم في حالة غمره الكامل في الماء.
  • في هذه الحالة تكون كثافة الماء أكبر من كثافة الجسم.
  • وبالتالي ، سيظل هذا الجسم عائمًا على الماء حتى يتساوى وزن الماء المزاح مع وزن الجسم.
• ولكن في حالة زيادة وزن الجسم عن وزن الماء المزاح عند غمره بالكامل في الماء كما هو الحال مع النحاس.
  • في هذه الحالة ، ستغرق تحت الماء وهناك حالات قد لا يغرق فيها النحاس تحت الماء.
  • إنه عندما يفرغ من الداخل ، مما يساعده على الاحتفاظ بكميات كافية من الهواء.
• حيث تشتمل كثافة الجسم في هذه الحالة على النحاس والهواء بداخله ، فتكون كثافة السائل أكبر من كثافة النحاس ، مما ينتج عنه طفو على سطح الماء.
• مثال على الطفو هو الغواصات ، حيث ترتفع وتنخفض بمهارة متساوية.
  • يتم ذلك عن طريق خزانات كبيرة يتم ملؤها بالكامل.
  • في حالة رغبة الغواصة في الصعود ، يتم تفريغ هذه الخزانات من الماء ومليئة بالهواء.
• في حالة الرغبة في النزول إلى الماء ، يتم فتح هذه الخزانات وتعبئتها بالماء بدلاً من الهواء ، وعند الوصول إلى العمق المطلوب ، يتم عمل توازن بين الغواصة والماء ، بحيث تكون كثافتها مساوية لـ كثافة الماء.

قد يثير اهتمامك:

مثال توضيحي لكيفية حساب كثافة الجسم

• ينص قانون الكثافة على أن الكثافة تساوي الكتلة الكلية لجسم مقسومًا على حجمه ، وأن وحدة الكثافة هي kg / m³.
• إذا كان الجسم مصنوعًا من مادة تكون كثافتها أكبر من كثافة السائل.
  • مثل الأشياء المصنوعة من الحديد ، على سبيل المثال ، عند وضعها في الماء.
  • يؤدي هذا إلى غرق الجسم في الغاز أو السائل المحيط.
• في حالة الأجسام المصنوعة من مواد عالية الكثافة مع وجود فراغ يحبس الهواء بداخله ، يؤدي ذلك إلى دفع الجسم للماء حتى يطفو على سطح الماء.
• من أهم الأمثلة على ما سبق السفن ، حيث تصنع السفن من الفولاذ ومع ذلك تطفو على سطح الماء ، بغض النظر عن حجمها.
  • والسبب في ذلك هو وجود مساحة داخلية للهواء ، مما ينتج عنه كثافة مياه أعلى من متوسط ​​كثافة السفينة.
• كان السؤال الذي شغل الكثير من الناس حول هذه النقطة دائمًا هو سبب غرق مسمار صغير في الماء.
  • بينما تطفو سفينة كبيرة ، فإن الجواب ، كما أوضحنا أعلاه ، هو أن السفينة.
  • تم تصميم جسمك ليحل محل كمية كبيرة من الماء.

مثال توضيحي لكيفية حساب كثافة الجسم

• إذا لم يتم صنع القوارب بهذه الطريقة ، فقد يتسبب ذلك في غرقها تمامًا مثل قيادة مسمار.
• هذا المثال هو مثال آخر على أن الطفو لا يرتبط بوزن الجسم ، ولكنه يعتمد بشكل أساسي على كمية الماء التي يزيحها الجسم.
• لمزيد من التوضيح ، من الممكن استخدام قاعدة الطفو ، والتي تنص على أن القرار يكون عندما يتم وضعه في الماء.
  • يحصل على دفعة من الأسفل للارتفاع إلى الأعلى ، وهذا الدفع يساوي وزن كمية الماء التي يتم إزاحتها.
• تنص قاعدة الطفو أيضًا على أن الجسم الذي يزيح كمية من الماء يزن أكثر من وزن الجسم نفسه ، وفي هذه الحالة سوف يطفو الجسم على سطح الماء.
• ولكن إذا كان وزن الماء المزاح أقل من وزن الجسم ، فسيغرق الجسم تحت الماء.
• هناك حالة أخرى لا يغرق فيها الجسم ولا يطفو عند دخوله الماء ، والتي تحدث عندما يكون وزن الجسم مساويًا لوزن الماء المزاح.
  • في هذه الحالة ، يعلق الجسم ، كما يحدث مع الحشرات التي تمشي على سطح الماء.
• إذا كان الجسم يطفو على سطح الماء يسمى الطفو الإيجابي ، وإذا غرق في الماء يسمى الطفو السلبي.
  • إذا لم تستطع أن تطفو في الماء ، فهذا يسمى الطفو المحايد.