يستغرب الكثير منا عندما يشاهد السفن المعدنية الضخمة وهي تطفو فوق الماء دون ان تغرق، ويعود السبب في ذلك الى مبدأ ارخميدس.
مبدأ ارخميدس
حسب مبدأ أرخميدس فإن أي جسم يوضع في الماء او يغطس كليا أو جزئيا في الماء فإنه يخسر من وزنه ما يعادل وزن الماء الذي أزاحه.
وإذا كان بإمكان جسم ما أن يطفو على سطح سائل معين أم لا، فإن ذلك يعتمد على كثافة كلي المادتين، الجسم والسائل . وتحسب الكثافة بقسمة كتلة الجسم على حجمه.
يعني ذلك إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة السائل، فان الجسم سوف يطفو فوق السائل ولن يغرق، وكمثال على ذلك انه لو أخذنا مكعبا خشبيا بطول قدم واحدة ووزن خمسمائة غرام، ووضعناه في وعاء ماء، فإن الجزء من المكعب الذي سيغرق في السائل سوف يخرج من الوعاء كمية ماء توازي خمسمائة غرام. ولما كانت كثافة مكعب الخشب أقل من كثافة الماء، فإن المكعب لن يغرق في الماء.
وتسمى قوة الماء الخارج من الوعاء، والتي تضغط على كل جهات المكعب بقوة الطفو وتعرف بانها تلك القوة التي تحرك الأجسام في الموائع سواء كانت سائلة أو غازية نحو الأعلى اذا كان محيطها أعلى كثافة منها.
لكن كيف نطبق هذا المبدأ على سفينة معدنية ضخمة تتكون من عدة طوابق ومصنوعة من الفولاذ الذي كثافته اكبر من كثافة الماء بثمان مرات ؟.
في الحقيقة فان ما يجب ان تعرفه ان جسم السفينة الضخمة ليس مصمتا بل هو مليء بالهواء وان كثافة الهواء اقل من كثافة الماء بنحو 816 مرة، يعني ذلك اننا لو حسبنا حجم السفينة الكلي ووزنها وطبقنا قانون الكثافة لوجدنا ان الكثافة الكلية للسفينة اقل من كثافة الماء وهذا يجعل السفينة تطفو فوق الماء.
ولتقريب الصورة أكثر فانه عند دخول الماء الى داخل السفينة كما يحدث عند اصابتها بحادث ما، او لو تم ملؤها بالماء فان الهواء الموجود في داخل السفينة سوف يخرج منها ولذلك فانه عند تطبيق قانون الكثافة من جديد سنجد ان كثافة السفينة المغمورة بالماء سوف تزيد عن كثافة الماء وهذا يفسر غرق السفينة.
مصدر الصورة
pixabay.com
