طفو القضبان والأوعية المفتوحة
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص292
2025-08-04
423
هل الوعاء المفتوح، مثل أوعية الطعام أو الشراب، يطفو مستقيما أم يميل إلى الجانب؟ إذا طفا عمود طويل ذو قطاع عرضي مُربَّع في سائل فأي الاتجاهين المبينين في شكل 2-15 سيتخذ؟
شکل 2- 15بند :442 اتجاهان لقضيب قصير طاف.
الجواب: في أي موقف طفو، توازن قوة الطفو لأعلى قوة الجذب المؤثرة على الشيء الأسفل. وبصفة عامة يمكن تحقيق هذا التوازن في اتجاهات عديدة في حالة غوص الوعاء بطريقة مناسبة. ورغم ذلك، فإن معظم الاتجاهات تكون غير ثابتة حيث تتسبب قوة الطفو في دوران الوعاء من الصعب وصف الاتجاه الناتج في العموم، لكن يمكن استكشاف النتائج في الحوض أو أثناء الاستحمام. إليكم بعض النتائج سوف يطفو الوعاء القصير مستقيما (ويكون القعر مواجها للأسفل)، أما الوعاء الطويل الضيق فسوف يميل إلى الجانب، ربما لدرجة الانقلاب. وربما أعجب طريقة طفو هي ما يفعله الوعاء الخفيف عند إضافة الماء إليه تدريجيا إذ يكون اتجاهه مُستقيما وهو فارغ، ثم يميل ويزيد الميل ثم ينخفض الوعاء إلى أن يصير مستقيما مرة أخرى عندما يكون على وشك الغرق. ويعتمد اتجاه القضيب القصير على نسبة كثافة القضيب إلى نسبة كثافة السائل. ونظرا لطفو القضيب فإنَّ النسبة لا يُمكن أن تزيد عن 1. وعند قيمة تقترب من الصفر يكون القضيب خفيفًا للغاية حتى إنه لا يكاد يغرق ويطفو ووجهه مواجه لأسفل. وإذا قللنا كثافة السائل تدريجيًا، فسوف يغُوص القضيب تدريجيا ويستمر في الطفو ووجهه الأسفل. رغم ذلك، عندما تصل النسبة إلى حوالي 0.21فإن القضيب يبدأ في الميل، وعندما تصل النسبة إلى حوالي 0.28 يطفو وجوانبه مُكوّنة زاوية قياسها 45 درجة مع الخط الأفقي.
وإذا استمررنا في خفض كثافة السائل، فإنَّ الاتجاه لن يتغيَّر إلَّا عندما تصل النسبة إلى ما يقرب من 0.72 ثم يقلُّ الميل إلى أن يُصبح وجه القضيب للأسفل ثانية عندما تصل النسبة إلى ما يقرب من 0.79. وعندما تصل النسبة إلى واحد يغطس القضيب تماما ووجهه ما زال لأسفل.
الاكثر قراءة في الميكانيك
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
