متى يطفو الجسم على سطح الماء؟

متى يطفو الجسم على سطح الماء؟

ما هو الطفو؟

تؤثر كثافة المواد على طفوها على الأسطح السائلة ، لذلك إذا كانت كثافة المواد أقل من كثافة السائل.

سوف يطفو على سطحه ويغرق فيه إذا كانت كثافة المادة أكبر من كثافة السائل.

على سبيل المثال ، يطفو الزيت على سطح الماء ؛ وذلك لأن كثافته أقل من كثافة الماء ، لأن كثافة الماء 1 جم / سم 3.

ينقسم الجسم الصلب إلى قسمين ؛ جسم صلب وجسم مجوف بينما يطفو جسم صلب على الماء إذا كانت كثافته أقل من كثافة الماء مثل الخشب.

ويغمر في الماء إذا كانت كثافته أكبر من كثافة الماء كالحديد ، أما الجسم الأجوف فهو مثل السفينة.

يتم حساب كثافته الإجمالية ، وإذا كانت أكبر من كثافة الماء ، فسوف تغوص فيه.

ولكن إذا كانت كثافته أقل من كثافة الماء ، فسوف يطفو على سطحه ، وتعبر كثافته الإجمالية عن النسبة بين كتلته الإجمالية وحجمه الإجمالي.

ما هي الكثافة

تُعرف كمية المواد الموجودة في وحدة ذات حجم معين من المادة بالكثافة ، وتُقاس الكثافة بوحدة جم / سم 3 ، والتي تعبر عن المادة وانضغاطها في الفضاء.

تتميز المواد ذات الكثافة الأعلى بحقيقة أن جزيئاتها قريبة جدًا من بعضها.

ومع ذلك ، تتميز المواد ذات الكثافة المنخفضة بحقيقة أن جزيئاتها متباعدة.

لذلك تختلف كثافة المواد عن بعضها البعض ، فهناك مواد تتميز بكثافتها العالية مثل الذهب ، وغيرها من المواد التي تتميز بقلة كثافتها مثل الخشب.

ترتبط الكثافة بعدد من العوامل ، العامل الأول هو الكتلة ، وهي كميات المواد الموجودة في الجسم.

والتي تُقاس بوحدة الجرامات أو الكيلوجرامات ، أو تُقاس بمقياسين ، فكلما زادت كتلة المادة ، زادت الكثافة.

أما العامل الثاني فهو الحجم ، وهو مقدار المساحة التي يشغلها الجسم ، ويقاس بوحدات اللتر أو المليلتر أو المتر المكعب أو السنتيمتر المكعب.

تصنيف الكثافة

هناك عدة تصنيفات للكثافة ، وهي كالتالي:

كثافة الكتلة.

• هو الذي يقيس تركيزات المادة في الكائن الحي.

كثافة التيار

• هو الذي يتحقق من تركيزات الشحنات في التيار.

كثافة الحمل

• يقيس تركيزات الشحنات في الملف.

كثافة الطاقة

• يعبر عن كميات الطاقة المتاحة.
• كثافة القوة أو مقدار القوة.

كثافة الهواء

• قياس تركيزات الهواء في الفراغ.

كثافة سطح الجسم

• يقاس بوحدات المساحة.

الكثافة الطولية للجسم.

• يقاس بوحدة الطول.

الكثافة النسبية للجسم

• يقاس بالشكل النسبي للمادة.

الجاذبية النوعية للجسم

• الأنواع لها كثافة محددة.

قوة الطفو

أول شخص يدرس طفو جسم صلب أو غمره في الماء هو العالم أرخميدس “287-212 قبل الميلاد”.

باستخدام قوانين الطفو الخاصة به ، تم بناء العديد من وسائل النقل البحري الضخمة.

أين قانون الطفو لأرخميدس؟ قوة الطفو تساوي ناتج طرح وزن جسم في الماء من وزن جسم في الهواء.

E يساوي وزن السوائل المزاحة ، وبالتالي تنص هذه القاعدة على أن الجسم المغمور في السائل يفقد وزنه مساوٍ لكمية وزن السوائل المزاحة.

بالتأكيد ، تحدد قوة الطفو للأجسام ما إذا كان الجسم سيغرق أو يطفو على سطح الماء ، إذا كانت قوة الطفو أقل من الوزن ؛ سوف يغرق الجسم مثل الحديد.

بينما إذا كانت قوة الطفو أكبر من الوزن ، فإن الجسم سوف يطفو مثل الخشب.

ولكن إذا كانت قوة الطفو تساوي وزن الجسم ؛ سيبقى الجسم في حالة تعليق بين سطح السائل والغرفة مثل الغواصات.

قد يثير اهتمامك:

متى يطفو الجسم على سطح الماء؟

يطفو الجسم على سطح الماء عندما تكون كثافة الجسم أقل من كثافة الماء ، لذلك يعمل الماء على دفع الجسم لأعلى.

ويستمر في الدفع لأعلى بشكل مفرط مع زيادة حجم الجسم تحت الماء.

لا تتأثر بعمق الماء أو بكمياته ، وإذا كانت القوة الهابطة للوزن أكبر من قوة الماء الصاعدة التي تدفع الجسم ، فسوف تتعرض للغرق.

بمعنى آخر إذا كان وزن جسم معين أقل من وزن الماء المزاح ، تكون كثافة الجسم أقل من كثافة الماء.

لهذا يطفو الجسم على سطح الماء ، ولكن إذا كان وزن الجسم أكبر من وزن الماء المزاح ، فإن كثافة الجسم أكبر من كثافة الماء ، وبالتالي يكون الجسم عرضة للغرق.

تطبيقات لقانون الطفو

هناك تطبيقات عديدة لمفهوم الطفو ، من أبرزها ما يلي:

قياس كثافة السائل المجهول.

من خلال تعريف الطفو ومفهومه ، تمكن العلماء من صنع مقياس كثافة السوائل لقياس كثافة سائل غير معروف.

وبالتالي ، اعتمادًا على قانون الجسد المغمور جزئيًا.

طفو السفن

من خلال مفهوم الطفو ، تمكن العلماء من جعل أحجام السفن كبيرة جدًا ، وكذلك تجويفها الداخلي.

لذلك فإن كثافة القوارب أقل من كثافة الماء مما يساعدها على الطفو على سطح الماء.

تصنيع الغواصات

تصنيع الغواصات يعتمد كليا على فكرة صناعة السفن ، الهياكل المعدنية مصنوعة من تجويف كبير جدا مما يجعل كثافة السفينة أقل من كثافة الماء.

لزيادة كثافة الغواصة ، وعندما يريد قائدها جعلها تطفو على السطح ، يقوم بإفراغ المياه من الخزانات حتى ترتفع إلى السطح.

نختار لك:

قانون الطفو في أرخميدس

نص القانون

عندما يتم غمر جسم ما كليًا أو جزئيًا في الماء ، فإنه سيتعرض لقوة تدفعه لأعلى وتجعله يطفو على سطح الماء.

هذه القوة تساوي وزن السائل الذي أزاحه الجسم ، ويسمى هذا القانون “قوة الطفو”. فيما يلي الصيغة الرياضية لقانون قوة الطفو:

قانون قوة الطفو هو حب هوب = w1 h1

في حين:

• w1 هي كثافة السائل الثابت.
• تختلف كثافة الجسم عن كثافة السائل.
• H1: حجم السائل.
• الحب: حجم الجسد.

مثال على قانون الطفو في أرخميدس

غرقت سفينة في المحيط الأطلسي بسبب اصطدامها بجبل جليدي ، لذلك إذا علمت أن كثافة الجليد تبلغ تسعمائة وعشرين كجم / م 3.

كثافة المياه في المحيط الأطلسي هي ألف وثلاثون كيلوغرام / م 3 فما العلاقة بين الأجزاء المغمورة من هذا الجبل الجليدي والأجزاء العائمة؟

بما أن القانون قفزة في الحب = w1 h1

لذا ، 1 ساعة / حبة = 1 قدم / 1 ساعة 1 / رطل = 920 كجم / م 1030/3 كجم / م 3 ساعة 1 / رطل = 0.89.

أي أن العلاقة بين الأجزاء المغمورة من الجبل الجليدي والأجزاء العائمة تبلغ 89٪.