قوة الطفو

الكثافة

إنّ كميّة المادة الموجودة في وحدة حجم معين من المادة هي الكثافة؛ حيث تقاس الكثافة بوحدة غم/ سم³، وهي تعبّر عن مدى تراص المادة في الحيز؛ فالمواد ذات الكثافة العالية تكون جزيئاتها متراصة ومتقاربة، بينما المواد ذات الكثافة المنخفضة تكون جزيئاتها متباعدة، وبذلك تختلف المواد في كثافتها؛ فبعضها ذات كثافة عالية كالذهب، وبعضها ذات كثافة منخفضة كالخشب.
ترتبط الكثافة بعاملين: الأول هو الكتلة، وتعرف على أنّها كميّة المادة الموجودة في الجسم، وتقاس بوحدة غم أو كغ، وتقاس بميزان ذي الكفتين، فكلما زادت كتلة المادة زادت كثافتها، والعامل الثاني هو الحجم، وهو مقدار الحيّز الذي يشغله الجسم، ويقاس بوحدة لتر أو مل أو م³ أو سم³ .

الطفو

إنّ المواد تطفو على سطح السائل إذا كانت كثافتها أقل من كثافة السائل، وتغوص فيه إذا كانت كثافتها أعلى من كثافة السائل؛ فالزيت يطفو على سطح الماء؛ لأن كثافته أقل من كثافة الماء، حيث إنّ كثافة الماء 1غم/ سم³ .
تقسم الأجسام الصلبة إلى أجسام مصمتة وأجسام مجوفة، أمّا الأجسام المصمتة تطفو على الماء إذا كانت كثافتها أقل من كثافة الماء، كقطعة خشب، وتنغمر في الماء إذا كانت كثافتها أعلى من كثافة الماء، كقطعة الحديد، بينما الأجسام المجوّفة كالسفن، تُحسب كثافتها الإجمالية؛ فإن كانت أكبر من كثافة الماء فسوف تغوص فيه، أمّا إن كانت كثافتها أقل من كثافة الماء فإنّها تطفو على سطحه، والكثافة الإجمالية تُعبّر عن النسبة بين كتلتها الكلية إلى حجمها الكلي.

قوة الطفو

إنّ العالم اليوناني أرخميدس (287- 212 ق. م) أوّل من فكر في دراسة طفو الأجسام الصلبة أو انغمارها في السوائل، ويعود له الفضل في بناء أضخم وسائل النقل البحريّة القائمة على أساس قاعدة أرخميدس. إنّ قوة الطفو تمثّل وزن الجسم في السائل مطروحاً من وزن الجسم في الهواء، والذي يساوي وزن السائل المزاح، وبناءً على ذلك تنصّ قاعدة أرخميدس أنّ :” الجسم المغمور في مائع يفقد من وزنه بمقدار وزن المائع المزاح”.
لا شكّ أن قوة الطفو تحدّد إذا كان الجسم سينغمر أو سيطفو على سطح السائل؛ فإذا كانت قوة الطفو أقل من الوزن؛ فإن الجسم سينغمر، كقطعة الحديد مثلاً، بينما إذا كانت قوة الطفو أكبر من الوزن فإنّ الجسم سيطفو، كما هو الحال في قطعة الخشب، لكن في حال تساوي قوة الطفو مع الوزن؛ فإن الجسم يستقرّ معلقاً بين السطح والقاع كالغواصات .