تعلّم كيف ‹ 🔬 علوم ومعلومات
🚢 لماذا تطفو السفينة
لماذا تطفو السفن الحديدية العملاقة بينما يغرق مسمار صغير: قاعدة أرخميدس وقوة الطفو، كثافة الجسم مقارنة بالماء، الشكل المجوف، تجربة بسيطة في البيت، والاتزان وخط الحمولة.
اللغز
مسمار حديد صغير يغرق فورًا، وسفينة من آلاف الأطنان من الحديد تطفو. لماذا؟
قاعدة أرخميدس
عندما تضع جسمًا في الماء، يدفعه الماء لأعلى بقوة تساوي وزن الماء الذي أزاحه (أخرجه من مكانه). هذه هي «قوة الطفو».
- إذا كانت قوة الطفو أكبر من أو تساوي وزن الجسم: يطفو.
- إذا كانت أقل: يغرق.
السر: الشكل المجوف
- المسمار مصمت وصغير، فيزيح ماءً قليلًا أخف من وزنه، فيغرق.
- السفينة مجوفة ومليئة بالهواء، فتزيح كمية ضخمة من الماء. وزن هذا الماء أكبر من وزن السفينة كلها، فتطفو.
بتعبير آخر: متوسط كثافة السفينة (الحديد + الهواء داخلها) أقل من كثافة الماء.
جربها في البيت
- خذ قطعة صلصال، وكوّرها كرة، وضعها في الماء: تغرق.
- افردها على شكل قارب مجوف بحواف: تطفو.
- نفس الكمية ونفس الوزن، والفرق هو الشكل وكمية الماء المزاح.
- أضف عملات معدنية داخل القارب واحدة واحدة: متى يغرق؟
لماذا تغرق السفن أحيانًا؟
إذا دخل الماء إلى داخل السفينة (ثقب أو موجة)، يحل الماء محل الهواء، فيزيد وزنها ولا تزيد قوة الطفو، فتغرق. لذلك تُقسَّم السفن الحديثة إلى أقسام مغلقة؛ إذا امتلأ قسم يبقى الباقي طافيًا.
خط الحمولة
علامة مرسومة على جانب السفينة تبين أقصى عمق مسموح أن تغطس إليه بحمولتها. والماء المالح أكثف من العذب، فالسفينة تطفو فيه أعلى قليلًا.
والاتزان
توضع الحمولة الثقيلة في الأسفل، فيكون مركز الثقل منخفضًا، فلا تنقلب السفينة بسهولة.