متى يطفو الجسم ومتى ينغمر

كتابة: Marwa آخر تحديث: 11 يونيو 2022 , 17:29

إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة المائع فإن الجسم

إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة المائع فإن الجسم سوف يطفو .

 وذلك تبعا للقوانين الفيزيائية والميكانيكية المهمة، حيث أن كثافة الأجسام لها تأثير على طفوها على سطح الماء أو المائع، لذلك نجد أن المقصود من تعويم الجسم هو أنه يطفو، ويرجع السبب في ذلك الى أنه لم تغمر كتلته بشكل كامل في السائل، ولذلك يطفو على السطح، ونجد أن مقدار الكثافة النسبية التي تجعل الجسم يطفو على السطح أقل من 1.

ويرجع ذلك وفقًا لأرخميدس، وهو أول من قام بدراسة نظرية الطفو للجسم أو انغماسه في المياه وبسبب دراسته واكتشافه لقانون الطفو تم تشييد السفن العملاقة بالطريقة التي تسمح دون غرقها، وبالرجوع إلى قانون الطفو الذي وضعه أرخميدس الذي كان ينص أن وزن السائل المزاح سيكون مساويًا لوزن الجسم، وبذلك ينزاح الماء بسبب طفو الجسم وسيؤثر السائل بنفس مقدار القوة على الجسم، وهذه القوة الصاعدة هي المسؤولة عن طفو الجسم في السائل وهي التي تسمى بقوة الطفو.

والجدير بالذكر أن قوة الطفو ستختلف وفقًا للكثافة، إذ أن الكثافة وقوة الطفو سيحددان الظروف التي يجب أن يطفو فيها الجسم أو يغرق في سائل، ولهذه القوة ثلاث حالات، منها إذا كانت قوة الطفو تساوي وزن الجسم، فإن الجسم سوف يطفو وسيكون ثابتًا، وإذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة السائل، فسيطفو الجسم، فنجد أنه عندما ينغمس الجسم في سائل، تؤثِّر قوة تصاعدية على الجسم، هذه القوة الصاعدة مسؤولة عن طفو الجسم، والماء المزاح يساوي وزن الجسم. [1]

إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة المائع فإن الجسم

إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة المائع فإن الجسم سوف يغرق . وبالرجوع إلى قانون أرخميدس فإن الحالة الثانية هي إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة المائع سوف يغرق الجسم، مما يعني أنه  أيضاً إذا كانت قوة الطفو أقل من وزن الجسم وفي هذه الحالة ،سيغرق الجسم، ونظرًا للعلاقة الطردية بين الكثافة وكتلة الجسم، فلذلك إذا كانت كثافة الجسم أو كتلته أكبر من كثافة المائع، سيؤدي ذلك على غرق الجسم بداخل السائل، والسبب في ذلك أيضًا هوة قوة ضغط المائع التي تكون أقل من قوة دفع الجسم بداخله، ولذلك لا يستطيع الجسم أن يطفو على سطح المائع بل يغوص بداخله.[2]

إذا تساوت كثافة المائع مع كثافة الجسم فإن الجسم

إذا تساوت كثافة المائع مع كثافة الجسم فإن الجسم سيتوقف في السائل ، فإذا كان جسم ما بنفس كثافة السائل تمامًا، فلن يتحرك لأعلى أو لأسفل، وسيبقى في مكانه الصحيح (ما لم يتم دفعه بواسطة التيارات المائية)، إذا وضعته على السطح، فسيبقى على السطح، وإذا دفعته تحت الماء، فسيبقى تحت الماء دون أن يتحرك لأعلى أو لأسفل، حيث أنه ليس من السهل تحقيق طفو محايد تمامًا، لذلك تقوم الأسماك والغواصات بذلك من خلال وجود حاوية داخلية يمكنها ضخ الهواء والماء داخل أو خارج من أجل تغيير كثافتها.[3]

كيف تؤثر الكثافة في قدرة الجسم على الطفو

يتم تعريف الكثافة على أنها هي إحدى الخصائص الفيزيائية للمادة، وتتناول على وجه التحديد معرفة ميكانيكا الموائع، والكتلة المعبر عنها أو الكثافة الحجمية، تقوم الكثافة بعكس شدة العلاقة بين حجم الجسم وكتلته، حيث أن العلاقة بين كثافة الجسم وكتلته علاقة إيجابية، فكلما زادت كتلة الجسم زادت كثافته.

ولحساب كثافة الجسم كتلة الجسم المتساوية رياضياً المراد قياسها مقسومة على الحجم الكلي للجسم، والكثافة بقياس مواد متجانسة مختلفة أو مادة مفردة، وكثافة مادة متجانسة في أي نقطة منها سوف تساوي الكتلة الكلية لحجم الجسم الكلي، حيث نجد أن كثافة المادة غير متجانسة، وقد تختلف من منطقة إلى أخرى ويتم حسابها بطريقة التكامل، وتحدد الوحدة بالجرام سم مكعب، g / cm³، ترمز إلى شدة الحرف “Ru”.

ومن أهم العوامل المؤثرة في الكثافة هي  كتلة الجسم ودرجة الحرارة والضغط ، تؤثر الحرارة على الأجسام وتتسبب في ارتخائها مما يؤدي إلى ضعف القوى بين الجزيئات وبالتالي يقلل من كثافة الجسم، ولكن عند زيادة الضغط وانكماش كتلة الجسم سوف تزيد من قوة الارتباط بين الجزيئات، مما يؤدي إلى زيادة حجم الكتلة وكثافتها، لذلك يستخدم الخبراء والباحثون معايير محددة ومعينة وذلك لقياس الكثافة، ويتم قياسها في ظروف قياسية.

تصنيفات الكثافة

تلعب الكثافة دورًا في سبب طفو بعض الأشياء وغوص بعضها، حيث أن الأشياء الأكثر كثافة من الماء تغرق وتلك العائمة الأقل كثافة، هذا لأن جسمك يزيح (يحرك) الماء، لذلك فإن التحكم في كثافة الجسم هي من قوى  الطبيعة الفيزيائية، وإذا كانت كثافة المادة كبيرة تزيد من احتمال صلابة المادة، وإذا كان الوسط مادة في الحالة السائلة، وإذا كانت كثافة الجسم قليلة، ومن المهم أيضاً معرفة التصنيفات للكثافة ومنها :

  • كثافة الكتلة التي تقيس تركيز الجسم.
  • كثافة التيار التي تحقق من تركيز الشحنات في التيار.
  • كثافة الشحنة وهو تركيز شحنة في الملف.
  • كثافة الطاقة وتعكس كمية الطاقة المتاحة.
  • كثافة الطاقة أو مقدار القوة.
  • كثافة الهواء وتعني تركيز الهواء في الفراغ.
  • كثافة سطح الجسم وتقاس لكل وحدة مساحة.
  • كثافة الجسم الطولية  وهي مقياس لوحدة طول.
  • الكثافة النسبية للجسم وهي مقياس بالنسبة للمادة.
  • جودة كثافة الجسم ويكون لكل نوع شدة معينة.[4]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى