الموائع
الطفو في الماء
راقب الفلّين الخفيف يطفو — الطفو يوازن الوزن عند اكتفاء الحجم المغمور.
الطفو في الماء — محاكاة الموائع تفاعلية. راقب الفلّين الخفيف يطفو — الطفو يوازن الوزن عند اكتفاء الحجم المغمور. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
الطفو
يطفو الجسم حين تساوي قوةُ الطفو الصاعدة وزنَه. يتكيف الحجم المغمور حتى الاتزان.
مبدأ أرخميدس: قوة الطفو تساوي وزن المائع المُزاح. يصعد الفلّين الخفيف حتى يغمى حجم كافٍ تحت الماء يسند وزنه.
- F_b = ρ_fluid · V_sub · g
- الطفو: F_b = mg
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
يطفو فلّين في الماء. إذا استخدمت فلّينًا أثقل بالحجم نفسه، فكيف تتغير قوة الطفو التي تحمله؟
توقعات للموازنة
- تزداد قوة الطفو لتوازن الوزن الأثقل.
- تبقى قوة الطفو كما هي مهما كانت الكتلة.
- تنقص قوة الطفو لأن الفلّين يجلس أدنى.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- كتلة الفلّين m (kg)
ما تقيسه:
- الكسر المغمور
- قوة الطفو F_b (N)
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة الطفو واضغط إعادة. فلّين يطفو عند سطح الماء.
- فعّل مسبر قوة الطفو على الفلّين.
- اضبط كتلة الفلّين لكل تجربة، ودعه يستقر في الاتزان، وسجل الكسر المغمور وقراءة قوة الطفو.
المعادلة الحاكمة
مبدأ أرخميدس — F_b = ρ·V·g
قوة الطفو على جسم مغمور (أو طافٍ) تساوي وزن المائع الذي يزيحه. عند الاتزان توازن قوةُ طفو الجسم الطافي وزنَه تمامًا — ولهذا ينبغي أن يتطابق عموداك.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لكل محاولة، احسب m·g باستخدام g = 9.8 m/s² وقارنه بقراءة قوة الطفو.
- اشرح لماذا تساوي قوة الطفو على جسم طافٍ وزنه دائمًا، مهما كان مقدار المغمور منه.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- لو واصلت إضافة كتلة إلى الفلّين، فمتى يتوقف عن الطفو ويغرق؟ ما الشرط الواجب على قوة الطفو عند تلك النقطة؟
- مكعب فولاذي يغرق، لكن سفينة فولاذية تطفو. بمبدأ أرخميدس، اشرح كيف تجعل البنية — لا المادة — ذلك ممكنًا.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- أيهما أكبر؟
- ارفع الكتلة
- سجّل الطفو
- افتح البيانات
- فسّر دليلك
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.