الدرس 5-2سلوك الموائع
الطفو والانغمار والكثافة
🎯 ستتعلم أن
- تفسّر طفو بعض الأجسام وانغمار بعضها الآخر.
🔤 مفردات جديدة
قوة الدفعمبدأ أرخميدسالكثافة
قوة الدفع
من المؤكد أنك تشعر أنك أخف وزنًا عندما تسبح في الماء. فعندما تكون في الماء يؤثّر فيك ضغط الماء ويدفعك في جميع الاتجاهات. وستجد أنك كلما نزلت إلى عمق أكبر في الماء كلما زاد ضغط الماء عليك؛ إذ يزداد ضغط الماء كلما زاد العمق.
وعليه يكون الضغط الذي يدفع السطح السفلي للجسم إلى أعلى أكبر من الضغط الذي يؤثّر في السطح العلوي إلى أسفل؛ لأن السطح السفلي يوجد على عمق أكبر من السطح العلوي للجسم. ينتج عن فرق الضغط قوة تؤثّر إلى أعلى في الجسم المغمور في مائع.
- يطفو الجسم إذا تساوى وزن الجسم مع قوة الدفع الناتجة عن انغمار جزء منه، ويصبح الجسم معلّقًا إذا انغمر حجم الجسم كله بمحاذاة مستوى سطح السائل.
- ينغمر إذا كانت قوة الدفع أقل من وزنه.
✋ سؤال سريع
ماذا يحدث لضغط الماء كلما زاد العمق؟
كلما نزلت إلى عمق أكبر في الماء زاد ضغط الماء عليك.
اعرض الإجابة
أ) يزداد —كلما نزلت إلى عمق أكبر في الماء زاد ضغط الماء عليك.
✋ سؤال سريع
من أين تنتج قوة الدفع؟
الضغط الذي يدفع السطح السفلي للجسم إلى أعلى أكبر من الضغط على السطح العلوي، وينتج عن فرق الضغط قوة الدفع.
اعرض الإجابة
أ) من فرق الضغط بين السطح السفلي والعلوي للجسم المغمور —الضغط الذي يدفع السطح السفلي للجسم إلى أعلى أكبر من الضغط على السطح العلوي، وينتج عن فرق الضغط قوة الدفع.
✋ سؤال سريع
متى يطفو الجسم؟
يطفو الجسم إذا تساوى وزنه مع قوة الدفع الناتجة عن انغمار جزء منه، وينغمر إذا كانت قوة الدفع أقل من وزنه.
اعرض الإجابة
أ) إذا تساوى وزنه مع قوة الدفع —يطفو الجسم إذا تساوى وزنه مع قوة الدفع الناتجة عن انغمار جزء منه، وينغمر إذا كانت قوة الدفع أقل من وزنه.
مبدأ أرخميدس
ما الذي يحدّد قوة الدفع؟
فإذا وضعت جسمًا في إناء مملوء إلى حافته بالماء، فسوف ينسكب بعضه، فإذا وزنت هذا الماء المنسكب (المزاح) فستحصل على مقدار قوة الدفع المؤثرة في الجسم.
✋ سؤال سريع
قوة الدفع المؤثرة في جسم داخل مائع تساوي
نصّ مبدأ أرخميدس على أن قوة الدفع المؤثرة في جسم داخل مائع تساوي وزن المائع الذي يزيحه هذا الجسم.
اعرض الإجابة
أ) وزن المائع الذي يزيحه الجسم —نصّ مبدأ أرخميدس على أن قوة الدفع المؤثرة في جسم داخل مائع تساوي وزن المائع الذي يزيحه هذا الجسم.
✋ سؤال سريع
جسم في الماء أزاح ماءً وزنه 3 نيوتن. ما قوة الدفع المؤثرة فيه؟
بحسب مبدأ أرخميدس، قوة الدفع تساوي وزن المائع المزاح، أي 3 نيوتن.
اعرض الإجابة
أ) 3 نيوتن —بحسب مبدأ أرخميدس، قوة الدفع تساوي وزن المائع المزاح، أي 3 نيوتن.
الكثافة
يساعدك فهم الكثافة على توقّع طفو الجسم أو انغماره.
وتقاس الكثافة في النظام الدولي بوحدة كجم/م³، وتقاس أيضًا بوحدة جم/سم³.
| النتيجة | |
|---|---|
| كثافة الجسم أكبر من كثافة المائع | الجسم ينغمر |
| كثافة المائع أكبر من كثافة الجسم | الجسم يطفو |
| تتساوى الكثافتان | يبقى الجسم معلّقًا بمحاذاة مستوى سطح المائع |
مثال: أعطيت عيّنة من مادة صلبة كتلتها 10.0 جم، وحجمها 4.60 سم³. هل تطفو في الماء الذي كثافته 1.00 جم/سم³؟
- الكثافة = 10.0 ÷ 4.60 = 2.17 جم/سم³.
- كثافة العيّنة أكبر من كثافة الماء، ستنغمر العيّنة.
✋ سؤال سريع
عيّنة من الألومنيوم كتلتها 13.5 جم وحجمها 5.0 سم³. ما كثافتها؟
الكثافة = 13.5 ÷ 5.0 = 2.7 جم/سم³، وهي أكبر من كثافة الماء فتنغمر.
اعرض الإجابة
أ) 2.7 جم/سم³ —الكثافة = 13.5 ÷ 5.0 = 2.7 جم/سم³، وهي أكبر من كثافة الماء فتنغمر.
✋ سؤال سريع
جسم كثافته أقل من كثافة الماء. ماذا يحدث له في الماء؟
إذا كانت كثافة المائع أكبر من كثافة الجسم فإن الجسم يطفو.
اعرض الإجابة
أ) يطفو —إذا كانت كثافة المائع أكبر من كثافة الجسم فإن الجسم يطفو.
أحسنت! أنهيت «الطفو والانغمار والكثافة»
📝 الخلاصة
- يزداد ضغط الماء كلما زاد العمق.
- قوة الدفع قوة يؤثّر بها المائع في الأجسام إلى الأعلى، وتنتج عن فرق الضغط بين السطح السفلي والعلوي للجسم المغمور.
- يطفو الجسم إذا تساوى وزنه مع قوة الدفع، وينغمر إذا كانت قوة الدفع أقل من وزنه.
- ينص مبدأ أرخميدس على أن قوة الدفع المؤثرة في جسم داخل مائع تساوي وزن المائع الذي يزيحه هذا الجسم.
- الكثافة تساوي الكتلة مقسومة على الحجم؛ فإذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة المائع فإنه ينغمر، وإذا كانت أقل فإنه يطفو.