لماذا تطفو بعض الأشياء؟

بعض الأشياء تطفو على سطح الماء، و بعضها الآخر يغرق. يبدو الأمر بسيطاً جداً، أليس كذلك؟ و لكن إذا نظرنا بتمعن إلى المواد التي تطفو، فإننا سنكتشف أن الموضوع ليس بهذه البساطة. كذلك، فهناك بعض المواد التي تغرق في بعض الحالات، و لكنها تطفو في حالات أخرى.

هيا إلى العمل!

السبب في طوف بعض المواد و غرق غيرها يعود إلى كثافة تلك المواد (Density). و كثافة أي مادة هي وزن كمية محددة منها. فمثلاً، إذا كان لدينا جرة و ملأناها إلى فوهتها بالماء و وزناها،ثم أفرغنا ماءها
و ملأناها بالذهب سنجد أن وزنها أكثر بحوالي عشرين مرة من وزنها و هي ملأى بالماء. و هذا يعني أن كثافة الذهب أكثر من كثافة الماء بحوالي عشرين مرة. و هكذا فإن المواد التي تزيد كثافتها على كثافة الماء تغرق.

سوف نحتاج إلى:

• مشابك ورق.
• قطعة من الخشب.
• كرة من الطين الصناعي.
• حوض فيه ماء.
• قطعة من البوليسترين الممدد(الفلين).
• قطعة من الثلج.

1- نضع قطعة البوليسترين، و الخشب و الثلج و الطين الصناعي في الماء، و ننتظرحتى تستقر حالاتها، راقبوا ماذا يحدث مع كل قطعة.

2- سنجد أن قطعة البوليسترين لا تكاد تزعج سطح الماء؛ و سب ذلك أن كثافتها أقل من كثافة الماء بكثير. و قد يبدو الخشب ثقيلاً، لكنه أيضاً أقل كثافة من كثافة الماء، و قطعة الثلج ستطفو أيضاً بالرغم من أن الجزء الأكبر منها يبقى تحت سطح الماء. أما الطين الصناعي فإنه أكثر كثافة من الماء، و يغرق إلى القعر. يمكننا إيجاد مواد أخرى و إختبار إن كانت تطفو أو تغرق.

كيف نجعل الأشياء تطفو؟

رأينا في التجربة السابقة كرة الطين الصناعي تغرق إلى قعر حوض الماء. و لكن بإمكاننا جعل الطين الصناعي يطفو و ذلك من خلال تغيير شكله.

نفتح كرة الطين الصناعي و نصنع منها زورقاً، و نضعه فوق سطح الماء. سنجد أنه يطفو و السب في ذلك يعود إلى أن شكل الزورق المصنوع من الطين الصناعي تمدد و أصبح خفيفاً، إضافة إلى الهواء الذي في داخله، فلنحاول صنع أشكال أخرى من الطين الصناعي، لنرى أيها يطفو أفضل من غيرها.

التوتر السطحي:

إن سطح الماء يشبه الجلد الرقيق المطاطي في عمله، رغم أنك لا نستطيع رؤية ذلك. و هذا ما يسمى بالتوتر السطحي. إن مشابك الورق مصنوعة من المعدن. لكننا إذا وضعناها برفق فوق سطح الماء فإنها سوف تطفو.
و يعمل سائل الغسيل على كسر التوتر السطحي للماء. فإذا وضعنا بضع قطرات من هذا السائل في الماء ثم وضعنا مشابك الورق فإنها سوف تغرق.

المصدر: كتاب "كيف تعمل السفن"- الدار العربية للعلوم-