لماذا يطفو المطاط في الماء

يحدد علم الكثافة والطفو ما إذا كانت الأجسام ستغرق أو تطفو في الماء. إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة الماء ، فسيغرق. على العكس من ذلك ، إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة الماء ، فسوف يطفو. في حالة المطاط ، يطفو لأن كثافته أقل بكثير من كثافة الماء.

الكثافة هي مقياس لمقدار الكتلة التي يمتلكها جسم ما لحجم معين. تقاس الكتلة عادة بالجرام والحجم بالسنتيمتر المكعب. كلما كان الجسم أكثر كثافة ، زاد وزنه. على سبيل المثال ، إذا كانت كثافة الكائن A تساوي 10 وكثافة الكائن B هي 100 ؛ يزن الكائن B 10 أضعاف وزن الجسم A.

ينص مبدأ أرخميدس على أن قوة الطفو على جسم مغمور تساوي وزن السائل الذي أزاحه الجسم. وبعبارة أخرى ، إذا كانت كتلة الجسم أقل من كتلة الماء ، بالنسبة للحجم المعطى ، فسيتم دفع الجسم لأعلى إلى السطح بفعل قوة الطفو. إذا كانت كتلة الجسم أكبر من كتلة الماء ، فسيغرق الجسم في الحجم المحدد لأن قوة الطفو ليست قوية بما يكفي لدعم الجسم.

يعتمد الطفو على عاملين: الكتلة والحجم. هذان هما نفس العاملين اللذين يحددان كثافة الجسم. من أجل مقارنة الكتل النسبية لجسم ما والماء ، يجب إزالة مسألة الحجم من المعادلة. يتم تحقيق ذلك من خلال مقارنة كثافة الجسم بكثافة الماء. كثافة الماء ، على الرغم من أنها تختلف اختلافًا طفيفًا حسب درجة الحرارة ، يُفترض أنها 1 جرام لكل سنتيمتر مكعب. بمقارنة هذه الكثافة بكثافة أي جسم آخر ، يمكن تحديد ما إذا كانت الكثافة النسبية للكائن أعلى أو أقل من كثافة الماء. إذا كان أعلى ، فسوف يغرق ، وإذا كان أقل ، فسوف يطفو.

كثافة المطاط اللين 0.11 جرام لكل سنتيمتر مكعب. إذا كان لديك مكعب مطاطي بجوانب تساوي 10 سنتيمترات ، فسيكون حجمه 1000 سنتيمتر مكعب. كتلة هذا المكعب المطاطي ستساوي كثافته مضروبة في 1000 ، أو 110 جرام. إذا تم وضع هذا المكعب المطاطي في الماء ، فسيؤدي إلى إزاحة 1000 سم مكعب من الماء. ستكون كتلة الماء المزاح مساوية لكثافتها مضروبة في 1000 أو 1000 جرام. ينص مبدأ أرخميدس على أن المطاط سوف يطفو لأن قوة طفو الماء ، التي تعادل 1000 جرام ، ستكون أكبر من وزن مكعب المطاط ، أي 110 جرام. في حين أن هذا يوضح الرياضيات الكامنة وراء طفو المطاط ، فإن كل ما هو مطلوب حقًا هو ببساطة مقارنة كثافته بكثافة الماء ، لأن هذا يأخذ الحجم تمامًا خارج المعادلة. نظرًا لأن كثافة المطاط أقل من كثافة الماء ، فأنت تعلم أنه سوف يطفو - بغض النظر عن كمية المطاط التي تغمرها.