ما الخاصية التي تحدد امكانية انغمار جسم صلب في سائل و لماذا تطفو بعض الأجسام فوق سطح الماء بينما يغوص البعض ويرجع السبب وراء تلك الظواهر الفيزيائية إلى خاصية الكثافة والتي تختلف من مادة لأخرى، وسوف نتناول شرح مفهوم الكثافة خلال السطور التالية من موقع زيادة بالإضافة لشرح بعض التفاصيل والظواهر الهامة المتعلقة بها.
ما الخاصية التي تحدد امكانية انغمار جسم صلب في سائل
تعتبر الكثافة من الخواص الفيزيائية المميزة للمادة والتي تختلف قيمتها من مادة لأخرى، ويرجع إليها قدرة الأجسام على الغوص في السوائل أو الطفو فوق سطحها وذلك تبعاً للاختلاف في قيمة الكثافة بين المادة الصلبة والسائل حيث:
- يطفو الجسم فوق سطح السائل إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة السائل.
- يغوص الجسم في السائل في حالة كانت كثافة مادته أكبر من كثافة السائل.
- وتعرف كثافة المادة بأنها مقدار كتلة وحدة الحجوم من مادة ما أو كتلة 1سم³ من هذه المادة.
- تقاس الكثافة بوحدة الجرام / سم³.
- يمكن قياس كثافة الجسم من خلال معرفة كلا من كتلته والحيز الذي يشغله في الفراغ( حجمه) وذلك من خلال القانون التالي: “الكثافة = الكتلة ÷ الحجم “.
- ومن القانون السابق يتضح أن كلما زادت قيمة كتلة الجسم زادت كثافته والعكس بمعنى أن العلاقة بين الكثافة والكتلة علاقة طردية، بينما العلاقة بين الكثافة والحجم لنفس الجسم علاقة عكسية فكلما كان حجم الجسم كبير قلت كثافته بينما تزيد كثافة الجسم الأصغر حجماً..
- وفي حالة تساوي كثافة الجسم وكثافة السائل يظل الجسم طافيا فوق سطحه.
- تتأثر كثافة الأجسام كما لاحظ العلماء بأحد العنصرين التاليين:
- الحرارة: فكلما ارتفعت حرارة المادة زادت حركة جزيئاتها وتباعدت عن بعضها مما يزيد من حجمها وبالتالي تقل كثافتها أي أن العلاقة بين الكثافة الحرارة علاقة عكسية.
- الضغط: عندما يتم تعريض الماظة لضغط كبير تتقارب جزيئاتها من بعض ويقل حجمها وبالتالي تزيد كثافتها أي أن علاقة كلا من الضغط والحجم علاقة عكسية وعليه فإن علاقة الكثافة بالضغط علاقة عكسية أيضاً.
اقرأ أيضاً: قانون الحجم في الفيزياء وقياساتهم والفرق بينهم والحجم والكتلة والكثافة
كيفية قياس الكثافة
يتم قياس الكثافة للأجسام المختلفة بطريقين:
- من خلال معرفة كتلة الجسم وحجمه وتطبيق قانون الكثافة كما أشرنا سابقاً.
- من خلال استخدام جهاز المكثاف وهو جهاز أسطواني الشكل مصنوع من الزجاج يحتوي على بوصلة يستخدم لتقدير كثافة السوائل باختلاف أنواعها.
اقرأ أيضاً: ما هي أصلب مادة في جسم الإنسان؟
بعض التطبيقات على الكثافة في حياتنا
إليكم بعض التطبيقات على الكثافة في حياتنا فيما يلي:
البواخر والغواصات
يتم تصميمها اعتمادا على قانون الكثافة وقوانين الطفو حيث يتم تصميم البواخر بحيث تحتوي داخلها على خزانات توازن قوية ومصفحة ممتلئة بالهواء لتقليل كثافتها عن الماء فتضمن طفوها فوق سطح الماء بينما يتم عمل العكس في الغواصة حيث يتم تفريغها من الهواء حتى تزيد كثافتها وتغوص لأسفل الأعماق بكل سهولة.
اتزان الطائرات في الجو
وذلك من خلال التحكم في وزن الطائرة وسرعتها والضغط بداخلها فتختلف الطائرات من حيث الكثافة حسب نوعية الوقود المستهلك كما تختلف كثافة الطائرة من مكان لآخر في أنحاء الطائرة الواحدة.
المنطاد
يعتمد أيضا في فكرته على كثافة الهواء بداخله فكلما كان الهواء أكثر سخونة ارتفع لأعلى بسبب انخفاض كثافته مما يجعل قوة طفو المنطاد والمعتمدة على الكثافة أكبر من وزنه فيظل مرتفعا لأعلى بينما يهبط إذا أصبح وزن البالون أكبر من قوة الطفو بسبب ارتفاع الكثافة للهواء بداخله.
الأسماك
تتبع قواعد أرشميدس للطفو والكثافة حيث تقوم بملأ المثانة الهوائية بالهواء عند الرغبة في الصعود والطفو فوق الماء وتقوم بإفراغها من الهواء لتقليل الكثافة فتغوص بسهولة للأعماق.
اقرأ أيضاً: ما هي الكثافة وما هو قانون الكثافة واهميتها والعوامل المؤثرة فيها
وهنا نكون قد أجبنا في هذا المقال عن ما الخاصية التي تحدد امكانية انغمار جسم صلب في سائل فضلاً عن الإشارة لبعض المعلومات عن الكثافة، وكيفية قياسها وبعض التطبيقات الهامة على الكثافة عنها في حياتنا.
