الفيزياء — السوائل: مبدأ أرخميدس والطفو — الثالثة متوسط — المنهاج الجزائري

السوائل: مبدأ أرخميدس والطفو

مبدأ أركيميدس (أرخميدس) هو قانون فيزيائي يفسر ظاهرة الطفو. ينص على أن الجسم المغمور في سائل يتعرض لقوة دفع رأسية من الأسفل إلى الأعلى تساوي وزن السائل المزاح.

القوة الدافعة

عند غمر جسم في سائل، يزيح السائل الملامس له. السائل يؤثر على الجسم بقوة رأسية للأعلى تسمى قوة الدفع (قوة أرخميدس).

F = ρ × V × g

حيث: F قوة الدفع (N)، ρ كثافة السائل (kg/m³)، V حجم السائل المزاح (m³)، g تسارع الجاذبية (9.81 m/s²).

شروط الطفو

• إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة السائل ← يطفو الجسم
• إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة السائل ← يغوص الجسم
• إذا كانت كثافة الجسم مساوية لكثافة السائل ← يعلق الجسم في السائل

أمثلة من الحياة اليومية

• السفينة: تطفو رغم أنها مصنوعة من الحديد (لأن شكلها يزيح كمية كبيرة من الماء)
• الغواصة: تغوص وتطفو بتغيير كمية الماء في خزاناتها (تغيير كثافتها المتوسطة)
• الغطاس: يطفو بفضل سترة النجاة التي تزيد حجمه دون زيادة كبيرة في وزنه
• البيضة: تغوص في الماء العذب وتطفو في الماء المالح (الماء المالح أكثر كثافة)

تطبيقات

• صناعة السفن والغواصات
• مقاييس كثافة السوائل
• أجهزة قياس مستوى السوائل

تمرين

1) لماذا تطفو قطعة الفلين على الماء بينما تغوص قطعة الحديد؟

2) مكعب حجمه 0.1 m³ مغمور كلياً في الماء (كثافة الماء 1000 kg/m³). احسب قوة الدفع المؤثرة عليه.

3) لماذا يستطيع السباح الطفو بسهولة في البحر الميت؟

للاستزادة، راجع: الضغط: مفهومه وقياسه.

اطلع أيضاً على: حالات المادة.