درس مبدأ عمل الغواصة – التربية العلمية والتكنولوجية – السنة الخامسة إبتدائي – المنهاج الجزائري

مبدأ عمل الغواصة

الغواصة هي سفينة تستطيع الإبحار على سطح الماء والغوص إلى الأعماق. في هذا الدرس سنتعرف على السر العلمي وراء قدرة الغواصة على الغوص والطفو.

قاعدة أرخميدس للطفو

ينص قانون أرخميدس على أن الجسم المغمور في مائع يتأثر بقوة دفع تصاعدية تساوي وزن المائع الذي يزيحه. إذا كان وزن الجسم أقل من وزن المائع المزاح، يطفو الجسم. إذا كان الوزن أكبر، يغوص. الغواصة تستخدم هذه القاعدة بذكاء للتحكم في عمقها تحت الماء. عندما تكون الغواصة على السطح، تكون كثافتها أقل من كثافة الماء المحيط بها.

خزانات الصابورة

الغواصة تحتوي على خزانات كبيرة تسمى خزانات الصابورة (موازنة). عندما تريد الغواصة الغوص، تفتح صمامات لدخول مياه البحر إلى هذه الخزانات، مما يزيد من وزن الغواصة وكثافتها فتغوص. وعندما تريد الصعود إلى السطح، تضخ الغواصة هواء مضغوطاً لطرد الماء من الخزانات، فتخف الغواصة وتطفو. هذه العملية تسمح للغواصة بالتحكم الدقيق في عمقها تحت الماء.

أجزاء الغواصة

تتكون الغواصة من عدة أجزاء مهمة: الهيكل الخارجي القوي المصنوع من الفولاذ لتحمل ضغط الماء الكبير في الأعماق، غرفة القيادة (البرج) حيث يقود القبطان، المحركات التي تعمل بالديزل على السطح وبالبطاريات تحت الماء، المنظار (البيرسكوب) لرؤية ما فوق سطح الماء، والأنظمة الإلكترونية للملاحة والاتصال. الغواصات الحديثة تستخدم الطاقة النووية مما يسمح لها بالبقاء تحت الماء لأسابيع.

تطبيقات الغواصات

تستخدم الغواصات لأغراض عدة: الأغراض العسكرية (المراقبة والدفاع)، البحث العلمي (دراسة الحياة البحرية وأعماق المحيطات)، استكشاف الموارد تحت الماء، وإنقاذ الغرقى. من أشهر الغواصات العلمية غواصة ألڤين التي استكشفت حطام سفينة تيتانيك على عمق أكثر من 3800 متر تحت سطح المحيط الأطلسي.

كيف يتنفس طاقم الغواصة؟

تحت الماء، لا يتوفر الهواء الطبيعي. لذلك تستخدم الغواصات أنظمة متطورة لتنقية الهواء: إزالة ثاني أكسيد الكربون، إضافة الأكسجين من خزانات مضغوطة أو مولّدات أكسجين كيميائية، والتحكم في الرطوبة ودرجة الحرارة. يمكن للغواصة النووية الحديثة البقاء تحت الماء لأكثر من 3 أشهر متواصلة!

للمزيد من الدروس، راجع درس دورة الماء في الطبيعة ودرس الصوت: مصادره وانتشاره وخصائصه.