من هو مكتشف قاعدة أرخميدس؟
مكتشف قاعدة أرخميدس هو العالم اليوناني أرخميدس.[١]
على ماذا تنص قاعدة أرخميدس؟
تنص قاعدة أو مبدأ أرخميدس في الفيزياء على أن الأجسام المغمورة كلياً أو جزئياً في مائع (سائل أو غاز) يواجه قوة طفو صاعدة تساوي في قيمتها قيمة وزن السائل المزاح من قبل ذلك الجسم عند غمره بالسائل، كما يمكن القول وفق هذه النظرية إنّ حجم السائل المزاح يعادل حجم الجسم المغمور بالكامل في السائل، أو ذلك الجزء منه الموجود أسفل السطح للجسم المغمور جزئياً في السائل، وأنّ مقدار الانخفاض في وزن الجسم المغمور يعادل وزن السائل المزاح؛ أي:[١][٢]
- الوزن الظاهري للجسم = وزن الجسم في الهواء - قوة الطفو المؤثرة على الجسم (وزن السائل المزاح).
هل يمكن التحقق من قاعدة أرخميدس من خلال تجربة مختبرية بسيطة؟
غالباً ما يتم ربط القواعد الفيزيائية بتجارب مختبرية بسيطة لتسهيل فهمها، أما عن التجربة حول قاعدة أرخميدس فهي كالآتي:[١]
- إحضار كوب مملوء بالماء إلى حافته، ووضعه في وعاء كبير فارغ.
- اختيار جسم صلب وقياس وزنه باستخدام الميزان الزنبركي.
- غمر الجسم الصلب بالماء مع إبقائه متصلاً بالميزان الزنبركي، مع التأكد من عدم غمر الميزان في الماء.
- تدوين الوزن الظاهر على الميزان الزنبركي، حيث يمكن ملاحظة أن قراءة الوزن أصبحت أقل.
- جمع الماء الذي تسرّب من الكوب في الوعاء الفارغ بعد غمر الجسم الصلب فيه، ثم قياس وزنه، لتتم ملاحظة أن وزن الماء الذي تم جمعه يساوي الوزن الذي فقده الجسم الصلب ظاهرياً عند غمره في الماء (الفرق بين قراءتي الميزان).
ما هي تطبيقات قاعدة أرخميدس؟
لقاعدة أرخميدس العديد من التطبيقات ومنها:[١][٣]
الغواصة
تحتوي الغواصة على خزان يُستخدم للسماح بدوره بدخول الماء إلى الغواصة، لتحافظ على موقعها داخل الماء، ويعود السبب في ذلك إلى أن وزن الغواصة أصبح أكبر من قوة الطفو المؤثرة عليها.
المنطاد
السبب في ارتفاع بالونات الهواء الساخن وطفوها في الهواء هو أنّ قوة طفو منطاد الهواء الساخن أقل من الهواء المحيط، وعندما تزداد قوة طفو منطاد الهواء الساخن، فإنه يبدأ في الهبوط، إذ يتم التحكم في ارتفاع المنطاد عن طريق تغيير كمية الهواء الساخن فيه.
حساب العمق الآمن للسفن
تطفو السفن في البحر بسبب قوة الطفو المؤثرة من الماء عليها، وبالتالي يمكن حساب العمق الآمن لها على أساسها.
ما هي الصيغة الرياضية لقاعدة أرخميدس؟
كما ذكر سابقاً فإنّ قاعدة أرخميدس تصف قوة الطفو، والتي يمكن حسابها من العلاقة الآتية:[٤]
- قوة الطفو = كثافة السائل × تسارع الجاذبية الأرضية × حجم السائل المزاح، وبالرموز:
- F buoyant = ρ.g.Vf
- حيث:
- F buoyant = قوة الطفو.
- ρ = كثافة السائل
- g = تسارع الجاذبية الأرضية.
- Vf = حجم السائل المزاح .
المراجع
- ^ أ ب ت ث "Archimedes Principle - Definition, Formula, Derivation, Applications, Solved Examples", byjus, 30/7/2021, Retrieved 6/8/2021. Edited.
- ↑ "Archimedes' principle", Encyclopedia Britannica. Edited.
- ↑ "Where do you observe Archimedes' principle in our daily life? Give two examples.", vedantu, 6/8/2020, Retrieved 6/8/2021.
- ↑ "Buoyant Force", Toppr, Retrieved 6/8/2021.
