نشرح لكم في هذا المقال ما هو قانون الطفو، فهل سبق وتساءلت عن سبب عدم غرق السفن والأجسام الأخرى مثل القوارب والكرات وحتى جسمك عندما تطفو فوق الماء؟ تشرح هذه الظاهرة العالم أرخميدس بموجب قانون الطفو الذي اكتشفه. ستقدم موسوعة في هذا المقال شرحاً لهذا القانون، تابعونا.
ما هو قانون الطفو
- يمثل الطفو القوة التي تتيح للأجسام، مثل الكرات أو القوارب، البقاء فوق سطح الماء.
- يُعد قانون الطفو القوة التي تتجه بشكلٍ تصاعدي من المادة السائلة على جسمٍ مغمور بشكلٍ كلي أو جزئي في المادة السائلة.
- يُعرف هذا القانون بأنه يفسر سهولة رفع الأشياء تحت الماء مقارنة برفعها على اليابسة.
مبدأ أرخميدس
يتساوى حجم قوة الطفو على الجسم مع وزن السائل الذي يتم إزاحته (B = ρgVdisplaced).
العوامل التي تؤثر في عملية الطفو
- كثافة المادة السائلة.
- مقدار وحجم السائل النازح.
- المقاومة، والتسارع الناشئين بفعل الجاذبية.
العوامل التي لا تؤثر على عملية الطفو للأجسام
- كتلة الجسم المغمور.
- كثافة الجسم المغمور.
شرح مبدأ ارخميدس
- اكتشف أرخميدس، العالم الإغريقي المخترع وعالم الرياضيات، قانون الطفو الذي ينص على أن أي جسم مغمور جزئيًا أو كليًا في السائل أو الغاز سيتم دفعه بواسطة القوة الصاعدة، بحيث يكون حجم الجسم متساويًا مع حجم السائل وحجم السائل الذي يتجه إلى الأسفل يساوي حجم الجسم المغمور كليًا في المادة السائلة، أو يكون الجزء المتجه تحت الماء من حجم السائل مخصصًا للجسم المغمور جزئيًا، وبذلك يكون وزن الجزء المتجه إلى الأسفل من السائل يساوي قوة الطفو.
- يجب أن تكون قوة الطفو للجسم العائم على السائل أو الغاز متساوية لوزن هذا الجسم في الاتجاه المعاكس.
مثال
يمكن أن تغرق السفينة عندما تنطلق في المياه، إذا تساوى وزن الماء الذي يتسرب إليها مع وزنها، وذلك يعيد توازنها مرة أخرى وتطفو على السطح.
عند وضع حمولة زائدة على السفينة، يمكن للسفينة أن تغرق بشكل أسرع، حيث تُزيح كمية أكبر من المياه، مما يزيد من حجم القوة التصاعدية، وبالتالي تتوازن السفينة مرة أخرى وتطفو على الماء، ويتوضح من ذلك أن وزن قوة الطفو يتساوى مع وزن السفينة وحمولتها بشكل دائم.
- عندما يكون وزن الجسم أقل من وزن السائل أو الغاز، يرتفع هذا الجسم، مثل البالون المملوء بالهيليوم الذي يرتفع في الهواء، أو اللوح الخشبي الذي يطفو على الماء.
- في حال وزن الجسم أثقل من وزن السائل أو الغاز، يغرق الجسم عند إطلاقه في البداية، ثم يبدأ وزنه في الانخفاض حتى يصل إلى مستوى وزن السائل.
- لا يمكن للأجسام أن تطفو بدون وجود جزء من الجسم تحت سطح الماء، حيث يكون الجزء السفلي من الجسم مغمورًا في الماء وأعمق من الأجزاء العليا، مما يشير إلى أن القوة التصاعدية أكبر من قوة الجزء المغمور.
كيف تغرق الأجسام
غالبًا ما تتبادر إلى الذهن بعض الأفكار التي تتساءل عن كيفية غرق الأجسام على الرغم من قانون الطفو، والإجابة تأتي كما يلي:
- إذا كان وزن الجسم يتساوى مع الضغط التصاعدي للماء باتجاه الجسم الذي يطفو على المادة السائلة أو الغازية، فإن الجسم سوف يطفو.
- في حالة كانت قوة الضغط الناجمة عن وزن الجسم الموجود فوق الماء أكبر من قوة الضغط التصاعدي للماء؛ فإن الجسم سيغرق في هذه الحالة.
نقدّم لكم اليوم في هذا المقال على موقع الموسوعة العربية الشاملة قانون الطفو الذي أحدثه العالم أرخميدس، ويتضمن المقال العوامل والمبادئ والمؤثرات المتعلقة بالطفو، تابعوا جديد موسوعتنا.
المراجع
1.
2.
3.
4.
5.
