الفيزياء

أهم ما نصًّ عليه “قانون الطفو”

2001 موسوعة الكويت العلمية الجزء الثاني عشر

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

قانون الطفو الفيزياء

يَحْدُثُ الطَّفْوُ إذَا غُمِرَ جِسْمٌ بأكْمَلِهِ، أو غُمِرَ جُزْءٌ مِنْهُ في سائِلٍ. وقَدْ اكْتَشَفَ العالِمُ الإغْرِيقِيُّ (اليونانيُّ) «أَرْشميدِسْ» قانونَ الطَّفْوِ في القَرْنِ الثالِثِ قَبْلَ الميلادِ.

ويَنُصُّ هذا القانونُ عَلَى أَنَّ الجِسْمَ يكونُ مُتَّزِنًا في السَّائِلِ – سواءٌ أكانَ عَالِقًا بِداخِلِهِ أَمْ طَافيًا بِجُزْءٍ مِنْه فَوقَ سَطْحِه – تَحْتَ تَأثير قُوَّتَيْنِ مُتَساوِيَتَيْنِ، همـــــا: وَزْنُ الـجِسْـمِ الّـذي يُـؤَثِّـرُ رَأْسِيًّـا إلـَى أَسْفَـلَ ، وقُـوَّةُ دَفْعِ السَّائِـلِ لِلْجِسْمِ الّتي تُؤَثِّرُ رَأْسِيًّا إلَى أَعْلَى.

ونَتيجَةً لِطَفْوِ الجِسْمِ في السَّائِلِ يُزيحُ الجِسْمُ كَمِّيَّةً مِنَ السَّائِلِ (لِيَحُلَّ مَحَلَّها)، حَجْمُها يُساوِي حَجْمَ الجِسْمِ المَغْمورِ أو حَجْمَ الجزْءِ المَغْمورِ مِنَ الجِسْمِ الطَّافي، ويُسَمَّى السَّائِلَ المُزَاحَ. ويكونُ وَزْنُ السَّائِلِ المُزاحِ مساوِيًا لِقُوَّةِ دَفْعِ السَّائِلِ لِلْجِسْمِ.

 

وإذَا كانَتْ كَثافَةُ الجِسْمِ مُساوِيَةً لِكَثافَةِ السَّائِلِ ظَلَّ الجِسْمُ مَغْمورًا بأَكْمَلِهِ وعالِقًا في السَّائِلِ.

أمَّا إذَا كانَتْ كثافَتُهُ أَقَلَّ من كثافَةِ السَّائِلِ يكونُ الجِسْمُ طافيًا بجزءٍ منهُ خَارِجَ السَّائِلِ، مثل قِطَعِ الثَّلجِ الّتي تَطْفو بِجُزْءٍ منها فَوْقَ سَطْحِ الماءِ، لأَنَّ كثافَةَ الثَّلْجِ أَقَلُّ مِنْ كثافَةِ الماءِ.

وقَدْ تَمَّ اسْتِخْدامُ قانونِ الطّفْوِ منذُ آلافِ السِّنين في صِناعَةِ الزَّوارِقِ الخَشَبِيَّةِ والأساطِيلِ البَحْرِيَّةِ.

 

وعِنْدَ تَصْنيعِ سَفينَةٍ، يُصَمَّمُ الهَيْكَلُ بِحَيْثُ تَحْتَوِي السَّفينَةُ علَى فراغاتٍ كبيرَةِ الحَجْمِ لِكَيْ يُصْبِحَ حَجْمُ الماءِ المُزاحِ كبيرًا بِدَرَجَةٍ تَسْمَحُ بِأَنْ يكونَ وَزْنُ الماءِ المُزاحِ (الّذي يُساوِي قُوَّةَ دَفْعِ الماءِ لِلسَّفينَةِ) مُساوِيًا لِوَزْنِ السَّفينَةِ فَتَطْفُوَ فَوْقَ سَطْحِ الماءِ طِبْقًا لِقاعِدَةِ «أَرشِميدِسْ».

كذَلِكَ يَسْمَحُ قانونُ الطَّفْوِ بِتَحْديدِ الزَّوايَا الّتي يُمْكِنُ للباخِرَةِ أَنْ تَميلَ بِها بِحَيْثُ تَظَلُّ طافِيَةً دُونَ أَنْ تَنْقَلِبَ.

وتَخضَعُ الأَجْسامُ المَغْمورَةُ في الغَازاتِ لِنَفْسِ قَانونِ الطَّفْوِ للعالِمِ «أَؤشِميدِسْ». مِثالُ ذَلِكَ: البالونُ المَمْلوءُ بغازِ الهِيلْيومِ (الأَخَفِّ مِنَ الهواءِ).

إِذَا تُرِكَ في الهواءِ سَوْفَ يَظَلُّ عالِقًا فيهِ طالَمَا كانَ وَزْنُهُ بِمُحْتَوَياتِهِ مساوِيًا لِوَزْنِ الهواءِ المُزاحِ (أَيْ كَمِّيَّةٍ من الهواءِ مساوِيَةٍ لِحَجْمِ البالونِ).

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق