الدفع هو إجبار السائل على التأثير على جسم مغمور. هذه القوة لها اتجاه رأسي وصاعد وتتوافق مع وزن حجم السائل الذي أزاحه الجسم.
يفسر وجود هذه القوة تذبذب الأجسام في الماء ، مثل الجبال الجليدية الكبيرة أو السفن ، وكذلك الشعور بأن الأشياء الموجودة في الماء تبدو أخف مما هي عليه بالفعل.
تم شرح هذه الظاهرة لأول مرة من قبل الفيزيائي اليوناني أرخميدس (287 ق. ج - 212 أ. ج) الذي كلفه الملك بالتحقق مما إذا كان تاجه مصنوعًا من الذهب الخالص أو مختلطًا بعناصر أخرى. لهذا السبب ، يسمى الدفع أيضًا مبدأ أرخميدس.
انظر بيان هذا المبدأ:
يتعرض كل جسم مغمور في سائل لقوة تسمى الطفو ، والتي تتوافق مع وزن حجم السائل المزاح.
وفقًا لبعض الروايات ، كان أرخميدس يستحم عندما توصل إلى استنتاج مفاده أن الماء يمارس قوة على جسده. عند الإدلاء بمثل هذا البيان ، ذهب الفيزيائي يصرخ في الشوارع "يوريكا ، يوريكا!"، والتي تعني في اليونانية "اكتشف".
معرفة المزيد عن يوريكا.
كيف يحدث الدفع؟
عند غمر الجسم بالمياه ، يمارس السائل ضغطًا عليه. سيكون الضغط الذي يمارس على القاع دائمًا أكبر من الضغط الذي يمارس على القمة ، لأنه كلما زاد العمق ، زاد الضغط. انظر الصورة أدناه:
لذلك علينا أن الدفع هو نتيجة لاختلاف الضغط بين الجزء السفلي والجزء العلوي من الجسم. ويحدث من أسفل إلى أعلى بسبب زيادة الضغط في أسفل الجسم المغمور.
صيغة الدفع
ستكون قيمة الدفع مساوية لوزن حجم السائل المزاح ، أي:
ه = فDES
بالنظر إلى أن الوزن يساوي ناتج الكتلة والجاذبية (P = mg) ، لدينا:
ه = مDES. ز
الكثافة هي النسبة بين الكتلة والحجم (d = m / v) ، معادلة الطفو هي:
ه = دF. الخامسDES. ز
أين:
- E = التوجه
- دF = كثافة السوائل (كجم / م3)
- الخامسفد = حجم السائل المزاح (م3)
- ز = تسارع الجاذبية (م / ث2)
من هذه الصيغة يمكننا أن نستنتج أن الطفو يعتمد على كثافة السائل وحجم السائل المزاح والتسارع بسبب الجاذبية.
على الرغم من أن الضغط يزداد كلما زاد العمق ، لا يزيد الطفو حيث يتحرك الجسم بعيدًا إلى الأسفل، وذلك لأن الضغط على الجزء السفلي والجزء العلوي من الجسم يزداد بنفس القياس.
أيضا افهم ما هم قياسات الحجم.
الوزن الظاهر
عندما يغرق الجسم في سائل ، هناك قوتان تعملان عليه: الوزن والطفو. الوزن هو القوة التي تمارس عموديًا ومن أعلى إلى أسفل. الطفو هو القوة التي تمارس عموديًا من الأسفل إلى الأعلى.
تأثير هاتين القوتين يجعل وزن الجسم المغمور في سائل يبدو أصغر ، وهو ما نسميه الوزن الظاهري. يتم حساب الوزن الظاهري بطرح الدفع من الوزن الفعلي:
صال = ف - إي
الأجسام العائمة
الكثافة هي الخاصية التي تسمح للأجسام بالطفو أو الغرق ، انظر إلى الاحتمالات:
- كثافة الجسم أكبر من كثافة السوائل: سوف يغرق الجسم.
- كثافة الجسم أقل من كثافة السوائل: سوف يطفو الجسم.
- كثافة الجسم تساوي كثافة السوائل: الجسم مغمور ومتوازن.
ملحوظة: من المهم ملاحظة أن الطفو يعتمد على كثافة السوائل وليس كثافة الجسم.
معرفة المزيد عن كثافة.
الجبال الجليدية
يعد تذبذب الجبال الجليدية ظاهرة مثيرة للاهتمام لفهم الكثافات المختلفة. يطفو الجليد على الماء بسبب كثافته الأقل من الماء السائل. في الحالة السائلة ، تكون كثافة مياه البحر 1.03 كجم / لتر والجليد 0.92 كجم / لتر.
نظرًا لأن الاختلاف بين الكثافات صغير ، فإن معظم الجبل الجليدي يظل مغمورًا ، وحوالي 10٪ فقط من جسمه خارج الماء.
انظر أيضا معنى قوانين نيوتن, الخضوع ل و جبل جليد.
