العلوم الفيزيائية — الظواهر الميكانيكية: مبدأ أرخميدس — السنة الثالثة متوسط

مبدأ أرخميدس — السنة الثالثة متوسط

مقدمة

مبدأ أرخميدس: جسم مغمور في سائل يتعرض لقوة دفع رأسية من الأسفل إلى الأعلى تساوي وزن السائل المزاح. هذا المبدأ يفسر طفو السفن والغواصات.

قوة الدفع

قوة الدفع = وزن السائل المزاح = ρ × V × g. ρ: كثافة السائل، V: حجم الجزء المغمور، g: الجاذبية. اتجاه قوة الدفع: من الأسفل للأعلى (عكس الوزن).

شروط الطفو

قوة الدفع > الوزن ← الجسم يطفو (يرتفع للأعلى). قوة الدفع = الوزن ← الجسم يعلق في السائل. قوة الدفع < الوزن ← الجسم يغوص.

تطبيقات

(1) السفن: تطفو رغم ثقلها لأن شكلها يزيح كمية كبيرة من الماء. (2) الغواصات: تغير وزنها بدخول أو خروج الماء لتغوص أو تطفو. (3) البالونات: الهواء الساخن أقل كثافة فيطفو.

تمارين

1. جسم حجمه 0.1 m³ يغمر في الماء (ρ=1000 kg/m³). احسب قوة الدفع (g=10 N/kg).
2. لماذا تطفو السفن الحديدية رغم كثافة الحديد أكبر من الماء؟

خلاصة

قوة دفع أرخميدس = وزن السائل المزاح. الجسم يطفو إذا كانت قوة الدفع أكبر من وزنه.