لماذا لاتغرق السفينة بالرغم من كونها من المعدن
لماذا لا تغرق السفينة بالرغم من كونها من المعدن ؟
حسناً لنقم بتجربة صغيرة في البداية، إذهب إلي مطبخك واملئ الحوض بالماء، ثم أحضر طبق معدنياً و ضعه علي الماء، وستجد أن الطبق يطفو علي الماء بالرغم من كونه من المعدن، حسناً الأن قم بقلب الطبق و ستجده قد غاص إلي عمق الحوض، هذه ببساطة تجربة مصغرة لقانون الطفو الخاص بالسفن.
كيف تطفو السفينة؟
يمكننا الإجابة علي هذا السؤال في نقطتين.
١. قانون الطفو
٢. تصميم السفينة
قانون الطفو
كلنا سمعنا عن أرشميدس عالم الفيزياء اليوناني الشهير و قصته الشهيرة مع ملك مدينة سراكوزا.
حينما طلب الملك من أحد الصائغين تاج من الذهب، و لكن بعدما حصل الملك علي التاج بدأت تراوده شكوك أن الصائغ قد خلط عليه نحاس.
لذا قام الملك بإستدعاء أرشميدس وطلب منه أن يفحص التاج ليكتشف إن كان مغشوشاً أم لا بدون أن يتلفه، أو يسبب فيه أي ضرر.
خرج أرشميدس من عند الملك و هو متوتر و لا يعرف ماذا يفعل، فقرر الإستحمام ليهدئ من توتره وذهب إلي إحدي الحمامات العامة.
و حينما كان أرشميدس مسترخي في الماء لاحظ أنه كلما ينزل في الماء يرتفع منسوب الماء و أيضاً يشعر بقوة دفع تدفع جسده لأعلي.
و هنا استنتج أرشميدس أن الجسم حينما يغطس في الماء يدفع مقدار معين من الماء مساويٍ لوزن الجسم الموجود في الماء.
قام أرشميدس بوضع التاج في الماء وقام بوزن الماء الذي أزاحه التاج، وقام بجلب سبيكة من الذهب مساوية لوزن التاج، و قام بوزن الماء الذي أزاحته السبيكة.
و عندما وجد أن وزن الماء المزاح من التاج أكبر من وزن الماء المزاح من السبيكة، علم أن التاج مغشوش.
ببساطة الجسم المغمور كلياً أو جزئياً في الماء يلقي قوة دفع لأعلي تساوي مقدار وزن السائل المزاح.
تصميم السفينة
١. الحجم
إذا كان مقدار المياة المزاحة أكبر من وزن الجسم يطفو الجسم علي الماء، و إذا كان مقدار المياه المزاحة أقل من وزن الجسم يغرق الجسم في الماء.
و إذا كان الجسم كبير الحجم سيقوم بإزاحة مقدار أكبر من الماء.
مثال: أحضر سبيكة من الحديد وزنها ١٠ كيلو غرامات و ضعها في الماء ستغرق.
ولكن إذا قمنا بتغيير شكل السبيكة المصمط إلي مكعب أجوف و وضعناه في الماء سيطفو بالرغم من كونها نفس قطعة الحديد.
الفرق الوحيد هنا هو تغيرنا لأبعادها جعلناها أكبر حجماً، و أيضاً مجوفة، و هذا هو السر الذي يجعل الجسم مهما كان وزنه يطفو علي سطح الماء.
و هو أن نجعل حجمه أكبر بقدر المستطاع حتي يزيح أكبر قدر ممكن من المياة.
والسفينة يتم تصميم هيكلها الخارجي بشكل معين، بحيث يضمن إزاحة أكبر قدر ممكن من الماء، و الذي يكون أكبر من وزن السفينة.
٢. التجويف الهوائي
إضافة إلي التجويف الهوائي في السفينة و الذي يجعل كثافة السفينة الكلية أقل من كثافة الماء و هذا يساعد كثيراً في طفو السفينة.
وإذا قمنا بقلب السفينة في الماء فستغرق لأن تصميمها العلوي لا يسمح بإزاحة قدر كافيٍ من الماء و أيضاً نكون قد الغينا التجويف الهوائي في السفينة، و هذا أشبه بتجربة الطبق المعدني في بداية موضوعنا.
بإختصار الإجابة هي أن السفينة لا تغرق بالرغم من كونها من المعدن لأن تصميمها يسمح لها بإزاحة أكبر قدر من الماء إضافة إلي التجويف الهوائي الموجود في داخل السفينة.
إذا اعجبك المقال تابعني لمعرفة كل جديد
