מדוע גומי צף במים

מדע הצפיפות והציפה קובע אם עצמים ישקעו או יצופו במים. אם צפיפות האובייקט גדולה יותר ממים, הוא ישקע. לעומת זאת, אם צפיפות האובייקט קטנה ממים, הוא יצוף. במקרה של גומי, הוא צף מכיוון שצפיפותו נמוכה בהרבה מזו של מים.

צפיפות היא מדד לכמות המסה שיש לאובייקט עבור נפח נתון. מסה נמדדת בדרך כלל בגרמים, ונפח בסנטימטרים מעוקבים. ככל שהאובייקט צפוף יותר, כך הוא ישקל יותר. לדוגמא, אם לאובייקט A יש צפיפות של 10 ולאובייקט B יש צפיפות של 100; עצם B ישקול פי 10 מחפץ A.

העיקרון של ארכימדס מצהיר כי הכוח הצף על עצם שקוע שווה למשקל הנוזל שנעקר על ידי האובייקט. נאמר בדרך אחרת, אם המסה של האובייקט קטנה ממסת המים, עבור הנפח הנתון, האובייקט ייאלץ כלפי מעלה אל פני השטח על ידי הכוח הצף. אם המסה של האובייקט גדולה ממסת המים, עבור הנפח הנתון, האובייקט ישקע כי הכוח הצף אינו חזק דיו לתמוך באובייקט.

הציפה תלויה בשני גורמים: מסה ונפח. מדובר במקרה באותם שני גורמים הקובעים את צפיפות האובייקט. על מנת להשוות את ההמונים היחסיים של אובייקט ומים, יש להסיר את נושא הנפח מהמשוואה. זה נעשה על ידי השוואת צפיפות האובייקט עם צפיפות המים. צפיפות המים, אם כי היא משתנה מעט בהתאם לטמפרטורה, מניחה כי היא 1 גרם לסנטימטר מעוקב. על ידי השוואת צפיפות זו לצפיפות של כל עצם אחר, ניתן לקבוע אם הצפיפות היחסית של האובייקט גבוהה או נמוכה מזו של מים. אם הוא גבוה יותר, הוא ישקע, ואם הוא נמוך יותר, הוא יצוף.

צפיפות הגומי הרך היא 0.11 גרם לסנטימטר מעוקב. אם הייתה לכם קוביית גומי עם דפנות השוות ל -10 סנטימטרים, נפחו היה 1,000 ס"מ מעוקב. המסה של קוביית הגומי הזו תהיה שווה לצפיפות שלה כפול 1,000, או 110 גרם. אם קוביית הגומי הזו הייתה מונחת במים, היא תעקוף 1,000 סנטימטרים מעוקבים של מים. מסת המים העקורים תהיה שווה לצפיפותם כפול 1,000, או 1,000 גרם. העיקרון של ארכימדס קובע כי הגומי יצוף מכיוון שכוח המים הצף, שווה ערך ל -1,000 גרם, יהיה גדול ממשקל קוביית הגומי, 110 גרם. אמנם זה מדגים את המתמטיקה שמאחורי ציפה של גומי, אך כל מה שנדרש הוא פשוט להשוות את צפיפותה לזו של מים, מכיוון שהדבר מוציא את הנפח לחלוטין מהמשוואה. מכיוון שצפיפות הגומי קטנה מזו של מים, אתה יודע שהוא יצוף - לא משנה כמה גומי אתה טובל.