متى يطفو الجسم على سطح الماء؟

متى يطفو جسم ما على سطح الماء يتحدد طفو الجسم أو غمره بعدد من العوامل مثل الكثافة والكتلة.

سنجيب في هذا الموضوع عن السؤال السابق ونوضح مفهوم الطفو وقوانينه وقانون الطفو في أرخميدس وأهمية الكثافة ونذكر بعض تطبيقات الطفو.

متى يطفو الجسم على سطح الماء؟

قبل الإجابة على هذا السؤال وتحديد العوامل المختلفة للطفو، دعنا نحدد الطفو الذي يؤثر على حمل السفن في البحار أو غرقها أو حمل الأشخاص وغرقهم.

ما هو الطفو؟

تؤثر كثافة المواد على قابليتها للطفو على الأسطح السائلة، أي عندما تكون كثافة المواد أقل من كثافة السائل.

عندما تكون كثافة المادة أكبر من كثافة السائل، فإنها تطفو على سطحها وتتعرض للغطس.

على سبيل المثال، يطفو الزيت على سطح الماء ؛ هذا لأنه يحتوي على كثافة أقل من الماء، كثافة الماء 1 جم / سم 3.

تنقسم المادة الصلبة إلى قسمين ؛ جسم صلب وجوف، بينما يطفو الجسم الصلب على الماء إذا كانت كثافته أقل من كثافة الماء مثل مثل الخشب.

يتم غمرها في الماء عندما تكون كثافتها أكبر من كثافة الماء مثل ب- الحديد، لكن الجسم المجوف يشبه السفينة.

يتم حساب كثافته الإجمالية: إذا كانت أعلى من كثافة الماء، فإنها تغوص فيها.

ولكن عندما تكون كثافته أقل من كثافة الماء، فإنه يطفو على سطحه، وتعبر كثافته الإجمالية عن نسبة كتلته الإجمالية إلى حجمه الإجمالي.

انظر أيضًا: بحث عن قوة الطفو التي تعمل على الجسم

ما هي الكثافة

كمية المواد الموجودة في وحدة حجم معين من مادة تسمى كثافتها، وتقاس الكثافة باستخدام الوحدة جم / سم 3، والتي تعبر عن المادة والمداخن بمسافة.

تتميز المواد عالية الكثافة بجزيئاتها الضيقة والمكتظة بكثافة بجانب بعضها البعض.

ومع ذلك، تتميز المواد ذات الكثافة المنخفضة بأن جزيئاتها تكون متباعدة.

لذلك فإن كثافة المواد تختلف عن بعضها لأن هناك مواد تتميز بكثافة عالية مثل الذهب ومواد أخرى تتميز بقلة الكثافة مثل الخشب.

تعتمد الكثافة على عدد من العوامل: العامل الأول هو الكتلة، وهي كمية المواد الموجودة في الجسم.

تقاس بوحدات g أو kg، أو تقاس باستخدام راحتي الميزان، فكلما زادت كتلة المادة، زادت كثافتها.

العامل الثاني هو الحجم، وهو مقدار المساحة التي يشغلها الجسم، ويُقاس باللتر أو المليلتر أو بالمتر المكعب أو بالسنتيمتر المكعب.

تصنيف الكثافة

هناك عدة تصنيفات للكثافة وهي كما يلي:

كثافة الكتلة

• يقيس هذا تركيز المادة في الجسم.

كثافة التيار

• هو الذي يتحقق من تركيزات الشحنة في التيار.

كثافة الشحنة

• يقيس تركيزات الشحن في الملف.

كثافة الطاقة

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

كثافة الهواء

• يقيس تركيزات الهواء في الفراغ.

كثافة سطح الجسم

• يتم قياسه لكل وحدة مساحة.

الكثافة الطولية للجسم

• يقاس بوحدة الطول.

كثافة الجسم النسبية

• يقاس بالشكل النسبي للمادة.

كثافة الجسم المحددة

• كل نوع له كثافة محددة.

الطفو

أول من درس طفو مادة صلبة أو غمرها في الماء هو العالم أرخميدس “287 – 212 قبل الميلاد”.

تستفيد من قوانين الطفو الخاصة بها، والتي تم استخدامها لبناء العديد من المركبات العملاقة في البحر.

حيث ينطبق قانون الطفو في أرخميدس ؛ قوة الطفو هي نتاج طرح وزن الجسم في الماء من وزن الجسم في الهواء.

يساوي وزن السائل المزاح، وبالتالي تنص هذه القاعدة على أن الجسم المغمور في السائل يفقد وزنه يساوي وزن السائل المزاح.

من المؤكد أن طفو الأشياء يحدد ما إذا كان الجسم سيغرق أو يطفو على سطح الماء، إذا كان الطفو أقل من الوزن ؛ سوف يغرق الجسم مثل الحديد.

عندما يكون الطفو أكبر من الوزن، يطفو الجسم مثل الخشب.

أما إذا كانت قوة الطفو تساوي وزن الجسم ؛ يبقى الكائن معلقًا بين سطح السائل والحجرة مثل الغواصات.

قد يثير اهتمامك: ما الخاصية التي تفسر طفو الإبرة فوق سطح الماء؟

متى يطفو الجسم على سطح الماء؟

يطفو الجسم على سطح الماء عندما تكون كثافة الجسم أقل من كثافة الماء، فيدفع الماء الجسم لأعلى.

مع زيادة حجم الجسم تحت الماء، فإنه يدفع أكثر فأكثر إلى الأعلى.

لا يتأثر بعمق الماء أو بكميته، وإذا كانت قوة الوزن لأسفل أكبر من قوة الماء الذي يدفع الجسم لأعلى، فسوف يغرق.

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

لذلك 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 استخدامات عديدة لمفهوم الطفو، ومن أشهر هذه الاستخدامات ما يلي:

كثافة السائل المجهول

من خلال تعريف الطفو ومفهومه، تمكن العلماء من إنتاج مقياس كثافة السوائل لقياس كثافة السائل المجهول.

وذلك بالاعتماد على قانون الجسد المغمور جزئيًا.

طفو السفن

سمح مفهوم الطفو للعلماء بجعل السفن كبيرة جدًا بالإضافة إلى تجويفها الداخلي.

لذلك، السفن أقل كثافة من الماء، مما يساعدها على الطفو فوق سطح الماء.

صناعة الغواصات

يعتمد بناء الغواصات كليًا على فكرة بناء السفن: الهياكل المعدنية مصنوعة من تجويف كبير جدًا، مما يجعل كثافة السفن أقل من كثافة الماء.

لكي تنزل الغواصة إلى أعماق المياه، يتم ضخ خزاناتها بالماء.

لزيادة كثافة الغواصة، وعندما يريد قائدها أن يطفوها على السطح، يقوم بتصريف المياه في الخزانات وترتفع.

اخترنا لك: الفرق بين الكتلة والوزن والحجم والكثافة

قانون الطفو في أرخميدس

نص القانون

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

هذه القوة تساوي وزن السائل الذي يزيحه الجسم، ويسمى هذا القانون “قوة الطفو”.

قانون الطفو هو قفزة حب = s1 h1

بينما:

• 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 عندما اصطدمت بأحد الجبال الجليدية، إذا علمت أن كثافة الجليد تبلغ تسعمائة وعشرين كجم / م 3.

كثافة المياه في المحيط الأطلسي هي ألف وثلاثون كغم / م 3. ما هي نسبة الأجزاء المغمورة من هذا الجبل الجليدي إلى الأجزاء العائمة؟

قانون الحب القفز = ينطبق w1 h1

لذا 1 ساعة / حبة = thb / s 1 h 1 / حبة = 920 كجم / م 1030/3 كجم / م 3 ساعات 1 / حبة = 0.89.

أي أن نسبة الأجزاء المغمورة من الجبل الجليدي إلى الأجزاء العائمة هي 89٪.

لا تفوت القراءة: ماذا تستنتج من الدفع عندما يطفو جسم ما على سطح الماء

في نهاية الموضوع وبعد التعرف على مفهوم الطفو ومفهوم الكثافة وتصنيفها وقوة الطفو أجبنا على سؤال “متى يطفو الجسم على سطح الماء؟”

وقد ذكرنا تطبيقات لقانون الطفو وشرحنا قانون الطفو في أرخميدس ببعض الأمثلة، ما عليك سوى مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.