كيف تطفو السفينة؟ شرح علمي للطفو

هل تساءلت يومًا كيف تطفو سفينة بينما تغرق قطعة من الحديد؟ هل تعرف العلم وراء بالونات الهواء الساخن؟ حسنا، الجواب سهل. اللغز وراء هذين الأمرين هو مبدأ الطفو. قبل قراءة المزيد ، يرجى تخصيص بعض الوقت لشكر أرخميدس ، عالم الرياضيات اليوناني من القرن الثالث. قدم مبدأ الطفو في العالم الحديث. تعمل السفن والسباحون وبالونات الهواء الساخن والغواصات جميعها بنفس الطريقة. ستشرح هذه المقالة كيفية عملها.

العلم وراء كيف تطفو السفينة

هناك ثلاثة مفاهيم أساسية تشرح كيف ولماذا يمكن للسفن أن تطفو: مبدأ الطفو: وفقًا لمبدأ الطفو ، فإن أي جسم مغمور في سائل يتلقى قوة تصاعدية. عندما تكون القوة الصاعدة أكبر من الجاذبية (القوة الهابطة) ، سيطفو الجسم. القوة الصاعدة التي يبذلها السائل هي الطفو. مبدأ أرخميدس: أي جسم مغمور في سائل سيتعرض لقوة تصاعدية من السائل. القوة الصاعدة تساوي وزن السائل المفرغ من الجسم. قانون الانتقاء العائم: المواد ذات الكثافة الأقل من كثافة السائل الذي تُغمس فيه سوف تطفو على السائل. يطفو الخشب والزيت على الماء لأن كثافة الماء أكبر من كثافة الخشب والزيت. تعويم والبدن عندما يتعلق الأمر بالطوافات ، فإن الهيكل مهم للغاية. وفقًا لمبدأ أرخميدس ، يجب أن يضمن تصميم السفينة أن سعة تصريفها تساوي وزن السفينة. أهم جزء في التصميم هو الهيكل. الهيكل مصنوع من قشرة فولاذية مجوفة تحتوي على كمية كافية من الهواء. يجعل كثافة الحاوية أقل من الماء وتفي بقانون اختيار الطفو. تحديد كمية الهواء في الهيكل العائم وسعة الشحن للسفينة. يجب أن تكون كثافة السفينة – بما في ذلك الحمولة والطاقم والأجزاء – أقل من كثافة الماء لجعل السفينة تطفو. من السمات المهمة بشكل خاص لهذا الهيكل شعاره ، المسمى خط Plimsoll أو خط الماء. تحدد هذه العلامات ، التي اخترعها السياسي البريطاني صمويل بليمسول ، القدرة الاستيعابية والمساحة المتاحة للمنتجات الجديدة. إنه يمثل أقصى عمق يمكن أن تغمر فيه السفينة.

كيف تطفو السفينة؟

إذا رأيت مقطع فيديو يطلق سفينة ، فربما تكون قد لاحظت اندفاع المياه إلى الشاطئ عندما تدخل السفينة الماء. وذلك لأن السفينة تزيح الماء الذي يساوي وزنها وسوف تغمر عند مستوى معين في الماء.

يجعل الهواء الموجود في الهيكل كثافة السفينة أقل من كثافة الماء. لذا فإن قوة الطفو (القوة الصاعدة) التي يمارسها الماء على السفينة أعلى من القوة الهابطة – مما يسمح للسفينة بالطفو في هذه الحالة.

عندما يتم تحميل السفينة ، سوف تنغمس في مستوى معين بالنسبة لوزن الحمولة. يجب أن يكون وزن السفينة – بما في ذلك الحمولة والطاقم والمكونات – أقل كثافة من الماء ، وإلا ستغرق السفينة.

يشير خط Plimsoll إلى المستوى الآمن للغطس. عندما تكون السفينة مغمورة خارج خط Plimsoll ، فإنها ستغرق بدلاً من الوصول إلى الميناء المقصود.

أكبر سفينة شحن في العالم

HMM Algeciras هي أكبر سفينة شحن في العالم. وهي تعادل طول لفة الملعب الأولمبي القياسي التي يبلغ طولها 400 متر ويمكن أن تحمل ما يصل إلى 24000 حاوية. تطبيق الطفو في الحياة اليومية فيما يلي بعض الأمثلة عن كيفية رؤية مبدأ الطفو في الحياة اليومية. منطاد الهواء الساخن: يعتبر منطاد الهواء الساخن مثالاً جيدًا على مبدأ الطفو. عندما يصبح الهواء داخل البالون ساخنًا ، تكون كثافته أقل من الغلاف الجوي المحيط ، مما يتسبب في أن يطفو البالون في الهواء. السباح: عندما تسبح ، فإن جسمك يفرغ كمية من الماء أكثر من وزن جسمك. عندما تمتلئ بالهواء ، تشبه رئتانا البالون ، مما يسمح لك بالطفو. بمجرد دخول الماء إلى رئتيك ، سوف تغرق. بعد أيام قليلة ، ستنتج البكتيريا الموجودة في الأمعاء غاز الميثان والغازات الأخرى ، مما يجعل الجسم يطفو في الماء. الغواصة: يتم التحكم في طفو الغواصة بواسطة خزان الصابورة. عندما يمتلئ الخزان ، سيزيد من كثافة الغواصة ، مما يسمح لها بالبقاء تحت الماء. عندما يكون خزان الصابورة فارغًا ، يحل الهواء محل الماء. سيؤدي هذا إلى انخفاض الكثافة إلى مستوى أقل من الماء ، مما يؤدي إلى تطفو الغواصة. مقياس حمض اللاكتيك: مقياس حمض اللاكتيك هو جهاز يستخدم لاختبار نقاء الحليب. يقيس الكثافة النسبية للحليب والماء. ينطبق مبدأ أرخميدس أيضًا على عدادات الرضاعة. سترة النجاة: سترة النجاة هي سترة أساسية تمنع الغرق عن طريق تقليل الكثافة الإجمالية لمن يرتديها.

ما الذي تسبب في غرق تيتانيك؟

في تاريخ السفر البحري ، غرقت العديد من السفن في البحر. لكن تيتانيك ستحتل دائمًا مكانة خاصة في التاريخ ، فهي أكبر وأسرع سفينة عند إطلاقها. على الرغم من ذلك ، غرقت السفينة تايتانيك في المحيط الأطلسي خلال رحلتها الأولى. هناك العديد من النظريات حول فشل التايتانيك على الإنترنت. أشار مقال في صحيفة نيويورك بوست إلى أن حريق الطابق السفلي أضعف الهيكل ، مما سمح للجبال الجليدية بإتلاف الهيكل دون مشاكل. ومع ذلك ، فإن السبب الحقيقي للمأساة هو الكسر الهيكلي الناجم عن الجبل الجليدي. يدخل الماء الهيكل من خلال الشقوق ويحل محل الهواء. يزداد الحجم الإجمالي للسفينة مع زيادة حجم المياه ، مما يزيد من كثافة السفينة لتصبح أعلى من كثافة مياه البحر ، مما يؤدي إلى غرق السفينة في البحر. سفن الشحن تربط العالم أكثر من ثلثي الأرض مليئة بالمياه ، وبفضل العلم والعلماء الذين وضعوا مبادئ لتحسين السفر ، تبحر مئات السفن في البحر كل يوم. يمثل الشحن البحري أكثر من 90٪ من التجارة العالمية لأنه أرخص وسيلة لنقل البضائع الأساسية والتجارية. إن اختراع السفينة يجعل العالم متصلاً بسهولة ، وهو ما يعد علامة فارقة في تاريخ البشرية.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية