قاعدة أرخميدس – الطفو والغوص وضغط السائل

ماذا تعرض

يتأثر الجسم المغمور في سائل بقوة إلى أعلى هي قوة الدفع (قوة الطفو)، وتساوي وزن السائل الذي يزيحه: F_B = ρ_liquid·g·V_submerged، حيث g = 9.81 N/kg. ووزن الجسم W = ρ_object·g·V. ويتوقف طفو الجسم أو تعلّقه داخل السائل أو غوصه على المقارنة بين الكثافتين، لا على حجمه وحده. ويستقر الجسم الطافي عندما يُغمر منه جزء يكفي تمامًا لتصبح F_B مساوية لـ W. ويؤثر السائل نفسه بضغط يزداد خطيًا مع العمق، p = ρ·g·h، مهما كان شكل الحوض.

طريقة الاستخدام

اضبط «كثافة الجسم» و«كثافة السائل»، واضغط «إسقاط الجسم»، وراقب السهمين W وF_B عند دخول المكعب في السائل. سجّل الحجم المغمور عندما يستقر المكعب وقارنه بنسبة الكثافتين. جرّب فلزًا كثيفًا في الماء، ثم ارفع كثافة السائل نحو كثافة الزئبق. وأخيرًا اسحب مجس الضغط إلى أسفل وسجّل p عند عدة أعماق لترسم الضغط مقابل العمق.

المعاملات القابلة للتغيير

• كثافة الجسم 100–12000 kg/m³
• كثافة السائل 500–13600 kg/m³
• حجم الجسم 50–1000 cm³
• ارتفاع عمود السائل 20–100 cm
• إظهار متجهات القوى

أسئلة للاستكشاف

1. مكعب كثافته 600 kg/m³ يطفو في الماء. ما الجزء المغمور من حجمه، ولماذا؟
2. عندما يطفو المكعب ساكنًا، هل قوة الدفع أكبر من وزنه أم تساويه أم أصغر منه؟
3. كيف تتغير قراءة الضغط عند مضاعفة عمق المجس في السائل نفسه؟