ما هي دافعة أرخميدس؟
تُعرف دافعة أرخميدس، أو مبدأ أرخميدس بقانون فيز يائي كتبه العالم الفيزيائي أرخميدس ، وال ذي كان يدرس قوة الطفو على الأجسام المغمورة كلياً أو جزئياً، في السوائل أو الغازات.
نص دافعة أرخميدس
تنص دافعة أرخميدس على أن الجسم المغمور كلياً أو جزئياً في السوائل يتعرض لقوة دفع، أو قوة طفو تساوي وزن السائل المزاح، فعلى سبيل المثال، إذا تم وضع حجرة في وعاء ماء، فإنه ستعرض لقوة طفو تساوي وزن السائل الذي أزاحه الحجر.
تجربة دافعة أرخميدس في المختبر
يجب قبل البدء في التجربة معرفة قانون قوة الطفو ، والذ ي يكُتب كالتالي: FB = ρVg ، حيث (FB) هي رمز قوة الطفو، و(ρ) هي كثافة السائل، و (V) هو حجم السائل المزاح، و(g) هو التسارع الذي ينتج بس بب الجاذبية، مع الأخذ بالاعتبار أن السوائل تشتمل على الغازات أيضاً، وفي هذه التجربة سيتم قياس قوة الطفو بأربع طرق، ومقارنة النتائج عند الانتهاء من التجربة.
أدوات التجربة
فيما يلي الأدوات اللازمة لإجراء التجربة:
- مخبار مدرج.
- مقياس كثافة السوائل (Hydrometer).
- ميزان إلكتروني.
- سلسلة.
- كرة معدنية.
- كرة خشبية.
- كأس زجاجي.
الطريقة الأولى لإجراء التجربة: قياس الوزن
تشمل خطوات الطريقة الأولى من التجربة التالي:
- قياس كتلة الكرة المعدنية، وحساب وزنها ووضع طابع عليها باسم FA air.
- تعليق الكرة المعدنية في السلسلة، ووضع المخبار المدرج على الميزان.
- ملء المخبار المدرج جزئياً بالماء.
- غمر الكرة المعدنية في المخبار، مع توخي الحذر أن لا تصل الماء إلى أطراف المخبار.
- حساب كتلة الكرة المعدنية وهي في الماء، ثم حساب الفرق بين كتلتها في الهواء، وكتلتها في الماء، مع العلم أنّ:
- FB = FA - Fb.
- تكرار الخطوات السابقة، ثم حساب المتوسط.
- تكرار الخطوات السابقة مع الكرة الخشبية، وحساب المتوسط.
الطريقة الثانية لإجراء التجربة: حساب الحجم
تشمل خطوات الجزء الثاني من التجربة التالي:
- ملء المخبار المدرج جزئياً بالماء، وأخذ الرقم الذي تم المخبار عنده.
- غمر الكرة المعدنية في الماء، وأخذ الحجم.
- إزالة الكرة المعدنية وتجفيفها، وإفراع المخبار المدرج من الماء.
- حساب الكثافة من خلال المعادلة التالية: ρ = M/V، حيث M هي كتلة الكرة قبل الغمر بالماء.
الطريقة الثالثة لإجراء التجربة: حساب قطوة الطفو
تشمل الطريقة الثالثة لإجراء التجربة التالي:
- قياس ارتفاع الكرة المعدنية، وقطرها، ثم حساب الحجم.
- باستخدام الحجم، وتسارع الذي ينتج من الجاذبية ، وكثافة الماء، ح ساب قوة الطفو باستخدام المعادلة التالية: FB = ρVg.
- مقارنة هذه القيم مع قيم التجارب الأولى التي تم الحصول عليها سابقاً.
الطريقة الرابعة لإجراء التجربة: إيجاد قوة الطفو لجسم يطفو
تشمل الطريقة الرابعة الخطوات التالية:
- قياس كتلة وحجم الكرة الخشبية.
- ملء المخبار المدرج جزئياً بالماء، وتسجيل الحجم.
- غمر الكرة الخشبية في الماء برفق.
- تسجيل الحجم الجديد.
- حساب الفرق بين الحجم الأول والحجم الثاني للحصول على الحجم النهائي.
- حساب وزن الماء المزاح.
- مقارنة قوة الطفو مع وزن الكرة الخشبية.
