ما الخاصية التي تحدد ما إذا كان يمكن غمر مادة صلبة في سائل؟ أو لماذا تطفو بعض الأشياء والبعض الآخر لا؟ حيث أن طفو الأجسام ظاهرة نراها بكثرة. على سبيل المثال، تطفو سفينة على سطح البحر، وتطفو قطعة من الخشب على سطح الماء، بينما تغوص قطعة الحديد في الماء. وما الخاصية التي تحدد إمكانية غمر جسم صلب في سائل هو ما سنتعرف عليه لاحقا.
قوة الطفو
الطفو هو القوة التي تجعل الأشياء تطفو، وهي القوة التي تمارس على جسم مغمور جزئياً أو كلياً في سائل، ويحدث الطفو نتيجة لاختلاف الضغط المؤثر على الجانبين المتقابلين للجسم المغمور في سائل ثابت. في الماء، تزيح كمية من الماء بسبب وزنها، ويتم حساب كمية الماء المزاح من خلال كثافة الجسم المرتبطة بالحجم، فيمكن أن يكون حجم كرة الكريكيت وكرة الشاطئ متطابقين بأوزانها المختلفة حسب كثافتها، وبالتالي قدرتها على الطفو.
ما الخاصية التي تحدد ما إذا كان يمكن غمر مادة صلبة في سائل؟
الخاصية التي تحدد إمكانية غمر المادة الصلبة في السائل هي الكثافةحيث تلعب الكثافة دورًا مهمًا في مبدأ أرخميدس، حيث أن متوسط كثافة الجسم أو المادة التي سيتم وضعها في السائل هي التي تحدد في النهاية ما إذا كان سيطفو أم لا، فإذا كان متوسط كثافته أقل من كثافة السائل المحيط به سوف يطفو، وذلك لأن السائل ذو الكثافة الأعلى له كتلة أكبر وبالتالي وزن أكبر في نفس الحجم، وبالتالي فإن قوة الطفو المساوية لوزن السائل المزاح أكبر من وزن الجسم؛ وبالمثل، فإن الجسم الأكثر كثافة من السائل سوف يغوص، ويعتمد مدى غمر الجسم العائم على كيفية ارتباط كثافة الجسم بكثافة السائل.
تطبيقات الطفو
بسبب الطفو، يبقى السباحون والأسماك والسفن والجبال الجليدية طافية. فيما يلي بعض تطبيقات الطفو:
- غواصةتحتوي الغواصة على خزان كبير يستخدم للتحكم في موقعها وعمقها من سطح البحر، حيث يتم غمر الغواصة عن طريق ترك الماء في هذا الخزان بحيث يصبح وزنها أكبر من قوة الطفو.
- منطاد: الجو مملوء بالهواء الذي يمارس قوة الطفو على أي جسم، فيرتفع منطاد الهواء الساخن ويطفو بفعل قوة الطفو، ويهبط المنطاد عندما يكون وزن البالون أعلى من قوة الطفو، فيصبح المنطاد ثابتة عندما يكون الوزن مساوياً لقوة الطفو.
- السفينةتطفو السفينة على سطح البحر لأن حجم الماء الذي تزيحه السفينة يكفي ليكون وزنها مساويا لوزن السفينة، كما أن السفينة مبنية بطريقة تجعل شكلها مجوفا، ليجعل المجموع كثافة السفينة أقل من كثافة ماء البحر، وبالتالي فإن قوة الطفو المؤثرة على السفينة تكون كبيرة بما يكفي لتحمل وزنها.
- سمكة: تستخدم مجموعة معينة من الأسماك مبدأ أرخميدس في الصعود والنزول في الماء. وعندما ترتفع إلى السطح، تملأ الأسماك المثانة الهوائية (الأكياس الهوائية) بالغازات، وتنتشر الغازات من أجسامها إلى المثانة وبالتالي تجعل الجسم يطفو إلى الأعلى.
وفي ختام هذا المقال نلخص أهم ما ورد فيه ما الخاصية التي تحدد ما إذا كان يمكن غمر مادة صلبة في سائل؟ وأيضا ما هي قوة الطفو وتم التعرف على بعض تطبيقات الطفو.