ما هي الخاصية التي تحدد إمكانية غمر جسم صلب في سائل

الخاصية التي يمكنها تحديد إنغمار جسم صلب في سائل هى الكثافة وتوجد للكثافة دور مهم في إنغمار الأجسام في السائل حيث أن متوسط الكثافة الخاصة بالجسم بعد وضعها في السائل ستحدد إذا كانت سوف تطفو وإذا كان متوسط الكثافة أقل من

حساب كثافة السوائل

الموجود فيه الجسم فسوف تطفو ويرجع هذا لأن السائل صاحب الكثافة العالية تكون ذات كتلة أكبر وبالتالي وزن أكبر لذلك سوف تكون قوة الطفو متساوية للسائل التي تم إزالته من وزن الجسم وعلى العكس سوف يغرق الجسم الأكبر في الكثافة من السائل وتتوقف قدرة أنغمار الجسم في السائل على كيفية ارتباط كثافة الجسم بكثافة السوائل.

الكثافة

الكثافة هى كمية المادة الموجودة في وحدة حجم معين من المادة ويمكن إيجاد

كثافة الجسم

بإستخدام الكتلة والحجم وتقاس الكثافة بوحدة قياس جم/سم3 وهي تعبر عن مدى وجود المادة في الحيز المستخدم، فالأجسام صاحبة الكثافة العالية تصبح جزيئاتها متقاربة والأجسام صاحبة الكثافة المنخفضة تصبح جزيئاتها متباعدة وتختلف المواد عن بعضها البعض من حيث الكثافة فبعض المواد ذات كثافة مرتفعة مثل الذهب والبعض الآخر ذات كثافة منخفضة مثل الخشب.

وهناك عاملين أساسين ترتبط بهم الكثافة هما الكتلة وهي تعبر عن كمية المادة داخل الجسم وتقاس بوحدة جم أو كجم وتقاس بالميزان وكلما تزيد الكتلة تزيد الكثافة، والعامل الأساسي الآخر المرتبط بالكثافة هو الحجم و

قانون الحجم

هو الحيز الذي يستخدمه أو يشغله الجسم ويقاس بوحدة اللتر أو مل او م3 أو سم3 وهذه هي

قوانين الكثافة والكتلة والحجم

، كما تتأثر الكثافة بعنصرين مهمين وهم:

الحرارة

توجد بين الكثافة والحرارة علاقة عكسية فعند ارتفاع درجات الحرارة الخاصة بالجسم أو المادة كلما زادت حركة جزيئاتها وتباعدت عن بعضها البعض وذلك يزيد من حجمها وبالتالي تقل كثافتها.

الضغط

توجد بين الكثافة والضغط علاقة عكسية أيضاً في حال وجود ضغط عالي تتقارب جزيئاتها من بعضها البعض وذلك يقل من حجمها وبالتالي تزيد كثافتها.

تصنيف الكثافة

كثافة الكتلة وهى التي تحدد مدى تركيز المادة داخل الجسم.
كثافة التيار وهى التي تقيس مدى تركيز الشحنات داخل التيار.
كثافة الشحنة وهى التي تقيس مدى تركيز الشحنة داخل الملف.
كثافة الطاقة والتي تحدد مقدار الطاقة المتاحة.
كثافة القوة وتعني كمية القوة.
كثافة الهواء وهى التي تحدد تركيز الهواء في الفراغ.
كثافة الجسم السطحية وهى التي تقيس المساحة.
كثافة الجسم الطولية وهى التي تقيس وحدة الطول.
كثافة الجسم النسبية حيث تقيس المواد بشكل نسبي.
كثافة الجسم النوعية وهى لنوع كثافة معين.

الطفو

المواد أو الأجسام التي يمكنها الطفو على سطح السائل هى التي تكون كثافتها أقل من كثافة السائل وسوف تنغمر في حال إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة السائل وتنقسم الأجسام الصلبة إلى قسمين

أجسام مصمتة وهي الأجسام التي تطفو على الماء في حال إذا كانت كثافتها أقل من كثافة الماء مثل قطعة الخشب وسوف تنغمر في الماء إذا كانت كثافتها أكبر من كثافة الماء أو السائل مثل الحديد.
الأجسام المجوفة مثل السفن وهذه الأجسام تحسب كثافتها الكلية أكبر من كثافة الماء فسوف تنغمر في الماء أو السائل وإذا كانت أجسام كثافتها أقل من كثافة الماء فسوف تطفو على سطح الماء أو سطح السائل والكثافة الكلية هي النسبة بين الكتلة الكلية إلى الحجم الكلي.

قوة الطفو

الطفو هى القوة التي بإمكانها جعل الأشياء تطفو وهذه القوة تمارس على جسم مغمور بشكل كلي أو جزئي في السائل ويحدث الطفو عند حدوث الأختلافات التي تحدث في الضغط وتعمل على جوانب متقابلة من الجسم المغمور في السائل الثابت لذلك إن عملية الطفو هي النتيجة الظاهرة لقوة الطفو وعند وجود الجسم في الماء فسوف يزيل كمية من ون الماء بسبب وزن الجسم ويتم حساب هذه المياه المزالة عن طريق كثافة الجسم التي تتعلق بالإرتفاع.

وكان العالم اليوناني أرخميدس أول العلماء في دراسة طفو الأجسام الصلبة أو إنغمارها في السوائل لذلك هو صاحب الفضل في بناء أضخم وسائل النقل البحري لأنها تم بناءها تبعاً لقاعدة العالم أرخميدس حيث أن قوة الطفو تمثل وزن الجسم الموجود في السائل مطروح من هذا الوزن وزن الجسم في الهواء والذي يساوي وزن السائل المزال.

وتوضح نظرية أرخميدس أن الجسم المغمور في السائل يفقد من وزنه نفس المقدار من وزن السائل المزال لذلك قوة الطفو تحدد قدرة الجسم في الإنغمار في السائل أو الطفو على سطح السائل في إذا كانت قوة الطفو أقل من الوزن إذاً سوف ينغمر الجسم في السائل مثل الحديد وفي حال إذا كان الجسم متساوي في قوة الطفو مع الوزن فسوف يصبح الجسم مستقر على سطح الماء والقاع مثل الغواصات.

تطبيقات الطفو

ويرجع طفو السباحون وطفو الأسماك وطفو السفن وطفو الجبال الجليدية إلى قوة الطفو وهذه بعض تطبيقات الطفو وهي

الغواصة

تطفو الغواصة بسبب إحتوائها على خزان كبير الحجم يستخدم للتحكم في موقعها وعمقها تحت سطح البحر وعند إنغمار هذه الغواصة في القاع فإنها تملئ الخزان بالماء لكي يصبح وزنها أكبر من قوة الطفو.

المنطاد

يستخدم المنطاد الغلاف الجوي المليء بالهواء لكي تستطيع ممارسة قوة الطفو فتطفو بأستخدام الهواء الساخن ويثبت المنطاد في الهواء عند تساوي وزن المنطاد لقوة الطفو وينخفض المنطاد عندما يصبح وزن المنطاد أكبر من قوة الطفو.

السفينة

تطفو السفينة على سطح البحر عندما يكون وزنها مساوي لوزن الماء الذي ازاحته السفينة كما أن السفينة صممت بشكل مجوف حتى تصبح الكثافة الكلية للسفينة أقل من كثافة البحر حتى تستطيع قوة الطفو من التحكم في وزن السفينة.

الأسماك

تعوم الأسماك بشكل تبعي لمبدأ أرخميدس في التنقل من أسفل إلى أعلى ومن أعلى إلى أسفل، عندما تطفو السمك لسطح البحر فهي تمليء الأكياس الهوائية بالغاز وعند إنتقال الغاز في جسمها داخل هذه الاكياس الهوائية فتكون السمكة بإستطاعها الطفو إلى اعلى.

أنواع الطفو

يوجد للطفو عدة أنواع رئيسية ويصنف أنواع الطفو حسب طفو الأجسام على سطح السائل ويتم استخدام أنواع الطفو في حياتنا اليومية وفيما يلي بعض الأنواع المستنتجة من قانون الطفو:

الطفو الإيجابي

ويحدث الطفو الإيجابي عندما يصبح الجسم أخف من السائل الذي يزيله ويكون ذلك سبب حدوث الطفو للجسم ويرجع ذلك لأن قوة الطفو تكون أكبر من وزن الجسم.

الطفو السلبي

يحدث الطفو السلبي حينما يصبح الجسم أكثر كثافة من السوائل الذي يزيلها وذلك يسبب غرق الجسم أو إنغمار الجسم في الماء وذلك لأن وزن الجسم أثقل من قوة الطفو.

الطفو المحايد

يجدث الطفو المحايد حينما يكون وزن الجسم مساوي للسوائل التي يزيلها وبالتالي يصبح الجسم ثابتاً.[1]