قاعدة أرخميدس للأجسام المغمورة

قاعدة أرخميدس للأجسام المغمورة، تستخدم لحساب قوى الطفو التي تنشأ عندما يتم غمر جسم ما بشكل كلي أو جزئي في أحد الموائع، سواء كان هذا المائع سائلا أو غازيا.

وقد استخدمت تلك القاعدة في تطبيقات عملية عديدة سنتعرف عليها في مقال اليوم عبر موقع مقال maqall.net.

قاعدة أرخميدس للأجسام المغمورة

• ينص قانون أرخميدس للطفو على أن الجسم المغمور كليا أو جزئيا في المائع يكتسب قوة طفو في الاتجاه الرأسي متجهة لأعلى، وهذه القوة يكون مقدارها مساويا لوزن الحجم المزاح من المائع.
• لقد توصل أرخميدس إلى تلك الملاحظة بعد تجارب عديدة.
  • فكل ما كان معروفا حينها أن الأجسام التي لها كثافة أقل من المائع تطفو على سطحه، أما تلك الأجسام منخفضة الكثافة فإن المائع يغمرها.
• لقد أحدثت قاعدة أرخميدس للأجسام المغمورة طفرة كبيرة في علم ميكانيكا الموائع، فقد تم استخدام تلك القاعدة في العديد من التطبيقات العملية التي يسرت حياة الإنسان.

اقرأ أيضا: من أعظم علماء الرياضيات ونظريات أرخميدس واختراعاته المختلفة

تجربة معملية للتحقق من قاعدة أرخميدس للطفو

• هناك العديد من التجارب المعملية التي تم إجراؤها للتحقق من قاعدة أرخميدس للطفو، وقد استخدمت تلك التجارب لإيضاح قانون الطفو للطلاب ولكافة المعنيين بالفيزياء.
• إحدى أبسط هذه التجارب تتمثل في إحضار جسم ذي وزن معلوم، فمثلا وزن هذا الجسم في الهواء 7 نيوتن، وإذا وضعنا هذا الجسم داخل مائع مثل الماء سنجد أن وزن الجسم في الماء أصبح 4 نيوتن.
• هذه التجربة توضح أن الجسم صار أقل وزنا عندما تم غمره بالماء.
  • وهذا الوزن يعرف باسم الوزن الظاهري، فالفرق بين وزنه في الهواء ووزنه في الماء هو 3 نيوتن، وهذا الفرق يعادل وزن كمية الماء التي أزاحها الجسم.

الصيغة الرياضية لقاعدة أرخميدس للطفو

• من خلال فهمنا لقاعدة أرخميدس، يمكن حساب قوة الطفو التي يكتسبها الجسم عن طريق ضرب كثافة المائع في عجلة السقوط الحر في حجم السائل الذي قام الجسم بإزاحته.
• نصت القاعدة على أنه من الممكن أن يكون المائع سائلا مثل الماء، ومن الممكن أن يكون الهواء هو المائع الذي يقوم الجسم بإزاحته.

كما يمكنكم التعرف على: أهم علماء الرياضيات

العلاج بالماء كأحد التطبيقات العملية لقاعدة أرخميدس

• تم استخدام قاعدة أرخميدس للأجسام المغمورة في العديد من التطبيقات العملية، ومن أمثلة ذلك العلاج بالماء، فالقاعدة تقر بأن الجسم المغمور في الماء يصبح وزنه أقل من وزنه الفعلي في الهواء.
• يتم استخدام هذا المبدأ في علاج من لديهم مشكلات في المفاصل أو العضلات، فبينما يواجهون صعوبات في رفع أطرافهم في الهواء يصبح من السهل عليهم أن يرفعوها إذا تم غمرها بالماء.

الغواصة والمنطاد هي تطبيقات عملية لقاعدة أرخميدس

• يوجد بالغواصة صهريج يعرف باسم صهريج سائل الرص، فعندما نريد الغواصة أن تهبط لقاع المحيط نسمح للماء بأن يملأ هذا الصهريج، وإن أفرغنا الصهريج من الماء تحافظ الغواصة على موضعها في الماء.
  • في حال أردنا للغواصة أن تطفو على سطح الماء، نقوم بملأ الصهريج بالهواء، ولأن الهواء كثافته أقل من الماء تقوم الغواصة حينها بالطفو إلى السطح.
• يعد المنطاد أيضا تطبيقا عمليا لقاعدة أرخميدس، حيث يتم التحكم في كمية الهواء الذي يملأ المنطاد، فبتغيير تلك الكمية يمكن التحكم في المنطاد لجعله يهبط لأسفل أو يطفو في الهواء، حيث يمثل الهواء المائع المزاح.

كما يمكنكم الاطلاع على: أسماء علماء الرياضيات

وبهذا القدر من القول يكون مقالنا قد بلغ نهايته، فقد تعرفنا من خلاله على قاعدة أرخميدس للأجسام المغمورة.

وقمنا بالتعرف على الصيغة الرياضية لتلك القاعدة، كما استعرضنا بعض التطبيقات العملية التي استندت إلى تلك القاعدة.