ان كل الظواهر الطبيعية في عالمنا تحكمه الفيزياء الكلاسيكية من انتقال الحرارة من سوية الاعلى حرارة للسوية الادنى و سقوط الاجسام من المرتفعات بفعل الجاذبية الارضيىة وكذلك طفو السفن على سطح المياه.
فلطالما راودنا نفس السؤال عندما كنا أطفالا لماذا تطفو السفن الثقيلة التي يصل وزنها اطنانا ويغرق مسمار صغير لا يتجاوز وزنه بضع غرامات.
جواب سؤالنا موجود في نظرية العالم ارخميدس حيث أنه كان هناك ملك أعطى مهمة لارخميدس، إن كان التاج مصنوع من ذهب نقي أم لا وعندما كان يستحم في حوضه ويفكر بالمهمة التي اعطيت من قبل الملك وبطريقة ما حركة الماء في الحوض أدت به لاستنباط مبدأ ارخميدس للطفو.
ينص مبدأ أرخميدس : أن قوة الطفو العمودية التي تؤثر على جسم مغمورا بالكامل او جزئيا يساوي وزن السائل الذي يزيحه الجسم وفق الصيغة الرياضية التالية:
حيث : قوة الطفو تتناسب طردا مع الكثافة و الجاذبية الأرضية حجم السائل المُزاح
وبما أن الكتلة = الكثافة × الحجم
نستنتج المعادلة التالية
مثلاً : دعونا نأخذ جسم حجمه 10 متر مكعب ، و يزن 20 طناً مترياً ، ضعه فوراً في الماء ،و شاهد ماذا سيحدث ، بشكل طبيعي سوف يغرق ، لأن كمية الماء المزاحة أكبر بكثير من حجم الجسم.الآن، دعونا نزيد حجم الجسم ، لنفرض 20 متر مكعب مع الحفاظ على نفس الوزن ، مرة آخرى لنضعه في الماء و نشاهد ماذا سيحدث ، الجسم لن يغرق و لن يطفو ، السبب هو أن كمية الماء المزاحة تساوي حجم الجسمالآن لنفرض أننا زدنا في الحجم و أصبح 30 متر مكعب و حافظنا على نفس الوزن، الآن لدينا جسم يطفو في الماء لأسباب واضحة.
علما ان كثافة المياه تساوي 1000و نفس الشيء يحدث في حالة السفينة، يتم تصميم السفن بطريقة تجعل كمية المياه المزاحة أكبر من وزنها دائماً , ولهذا تطفو السفن في الماء , و تتمتع السفن الحديثة بآلية تتحكم في الطفو و التي تقوم بتعديلات وفقاَ لحمولة السفينة.
تعليقات
إرسال تعليق