الموائع
تغرق أم تطفو
راقب الكرة الكثيفة تغرق — وزنها يفوق قوة الطفو.
تغرق أم تطفو — محاكاة الموائع تفاعلية. راقب الكرة الكثيفة تغرق — وزنها يفوق قوة الطفو. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
الطفو السالب
يغرق الجسم الكثيف حين يفوق وزنه أقصى قوة طفو يستطيع المائع توفيرها.
إن كانت كثافة الجسم المتوسطة أكبر من المائع، فلن تبلغ قوة الطفو (المبنية على الحجم المُزاح الكامل عند الغمر) الوزنَ أبدًا. تتسارع الكرة نازلة.
- F_b = ρ_fluid · V · g
- الغرق: mg > F_b
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
يُفلت ثقل معدني في الماء فيستقر على القاع مغمورًا بالكامل. متى غمر كليًا، هل تغيير كتلته يغيّر مقدار غمره؟
توقعات للموازنة
- الثقل الأثقل يغمر أكثر (فوق 100%).
- مغمور كليًا أصلًا (100%)، فلا زيادة كتلة تغمره أكثر.
- الثقل الأثقل يغمر أقل لأنه يهبط أسرع.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- كتلة الثقل m (kg)
ما تقيسه:
- الوزن mg (N)
- الكسر المغمور
كيف يجري التحقيق
- افتح تجربة الغرق واضغط إعادة. يهبط الثقل عبر الماء ويستقر على أرضية الخزان.
- فعّل مسبر الكسر المغمور على الثقل.
- اضبط كتلة الثقل لكل تجربة، ودعه يستقر، وسجل كسره المغمور.
المعادلة الحاكمة
مبدأ أرخميدس (عند الحد الأقصى) — F_b = ρ·V·g
أكبر قوة طفو يمكن أن يتلقاها جسم أبدًا هي ρ·g·V_full — وزن المائع الذي يزيحه لو غمر كليًا. متى فاق وزن الجسم هذا السقف غرق وبقي مغمورًا كليًا؛ وزيادة الكتلة لا تغمره أكثر لأنه يزيح حجمه كله بالفعل.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- احسب حجم الثقل الكامل من نصف قطره (0.4 m) وأقصى قوة طفو ممكنة ρ·g·V_full مستخدمًا كثافة ماء 1000 kg/m³. قارنها بوزن كل تجربة.
- اشرح لماذا يبقى الكسر المغمور محددًا عند 1.0 (100%) متى فاق الوزن أقصى قوة طفو، مهما أثقل الثقل.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- أقصى قوة طفو لهذا الثقل نحو 24.6 N — أي كتلة دون نحو 2.5 kg ستطفو بدلًا. قارن بتجربة الطفو: ما الذي يحدد طفو الجسم أو غرقه؟
- ماء البحر أكثف من العذب. أيتوجب على ثقل يغمر كليًا في الماء العذب أن يغمر كليًا في ماء البحر؟ اشرح بصيغة قوة الطفو.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- أهلًا بك في الغرق
- حدد كرة الغرق
- اضغط تشغيل
- غرقٌ نازل
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.