قوة الطفو والوزن الظاهري - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

إن القوة الرأسية على الأجسام الثلاثة متساوية، انظر إلى الشكل 1-14، لأن كلاً منها قد أزاح الوزن نفسه من الماء، ويمكن حساب قوة الطفو على النحو الآتي: F_الطفو = ρ_م V_م g = (1.00 × 10³ kg/m³) (1.00 × 10⁻⁴ m³) (9.80 m/s²) = 0.980 Nإن وزن قالب الفولاذ يساوي 8.8 N وهو أكبر كثيرًا من قوة الطفو. وتبعًا لذلك تكون القوة المحصلة الرأسية المؤثرة فيه إلى أسفل؛ لذا يغوص القالب. لاحظ أن القوة المحصلة الرأسية إلى أسفل هي وزن الجسم الظاهري، وهي أقل من وزنه الحقيقي، وكل الأجسام التي في سائل، - ومنها تلك التي تغوص - لها وزن ظاهري أقل من وزنها عندما تكون في الهواء. ويمكن التعبير عن الوزن الظاهري بالمعادلة الآتية: F_الظاهري = F_g - F_الطفو وبالنسبة لقالب الفولاذ فإن وزنه الظاهري يساوي (0.98 N – 8.8 N) أو 7.8 N. ووزن علبة الصودا يساوي 0.980 N، وهذا يماثل وزن الماء المزاح؛ لذا لا توجد قوة محصلة تؤثر في العبوة، ولذلك تبقى العبوة حيث توضع في الماء ولها قوة طفو متعادلة. وتوصف الأجسام ذات قوة الطفو المتعادلة بالأجسام العديمة الوزن، أي أن وزنها الظاهري صفر.إن هذه الخاصية مماثلة لتلك التي يعاني منها رواد الفضاء في الفضاء. وهذا يفسر تدرب رواد الفضاء أحيانًا في برك السباحة.أما وزن مكعب الجليد فيساوي 0.88 N، وهو أقل من قوة الطفو، ولذلك توجد قوة محصلة رأسية إلى أعلى؛ لذا يرتفع مكعب الجليد إلى أعلى. إن القوة المحصلة الرأسية إلى أعلى ستجعل جزءًا من مكعب الجليد خارج الماء. ونتيجة لذلك، تزاح كمية أقل من الماء وتقل القوة الرأسية إلى أعلى، ويطفو مكعب الجليد في الماء ويكون جزء منه داخل الماء والآخر خارجه حتى يتساوى وزن الماء المزاح مع وزن مكعب الجليد. وعمومًا يطفو الجسم إذا كانت كثافته أقل من كثافة المائع المغمور فيه.ويفسر مبدأ أرخميدس كيف يمكن للسفن المصنوعة من الفولاذ أن تطفو على سطح الماء، فإذا كان جسم السفينة مفرغًا وكبيرًا بما يكفي فإن معدل كثافة السفينة يكون أقل من كثافة الماء، ولذلك تطفو.2025 - 1447--- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 1-14 قالب من الفولاذ Description: A diagram illustrating the forces acting on three objects submerged in water: (a) a steel block, (b) an aluminum soda can, and (c) an ice cube. For each object, the gravitational force (F_g) acts downwards, the buoyant force (F_الطفو) acts upwards, and the resultant force (F_المحصلة) is shown. The accompanying text states that all three objects have the same volume, displace an equal amount of water, and thus experience similar buoyant forces. However, because their weights are different, the net forces acting on them are also different, leading to varying behaviors (sinking, neutral buoyancy, or floating). Context: This diagram visually explains the concepts of buoyancy, gravitational force, and apparent weight, demonstrating how their interplay determines whether an object sinks, floats, or remains suspended in a fluid. It supports the textual explanation of Archimedes' principle and the calculation of buoyant force and apparent weight.