الطفو عبارة عن ظاهرة تحرك الأجسام في الموائع التي تنقسم إلى سوائل وغازات، إلى الأعلى إذا كان محيطها أعلى كثافة منها مثل الغواصة أو السفن في الماء أو خلط الزيت بالماء تلك القوة المؤثرة على الجسم تسمى أحيانا دفع الماء على الجسم.
ما هي السفن
– السفن هي وسيلة نقل عامة تجمع بين الإنسان والبضائع فوق الماء، استخدمها الإنسان منذ القدم للتنقل فوق المسطحات المائية وهي أحد أعمدة التجارة والنقل الحديث.
– بالرغم من صناعتها من الحديد الأعلى كثافة من الماء ووزنها وما بها من حمولة الذي يصل إلى عشرات الألف من الأطنان فهي تتصف بالطفو فوق سطح الماء.
– تطفو السفينة فوق الماء بسبب قوة الدفع الناتجة عن الفراغات الداخلية للسفينة المملوءة بالهواء أو بسائل اخف كثافة من الماء والذي يجعل الكثافة الكلية النسبية للسفينة اقل من كثافة الماء فتطفو فوق سطح الماء.
أنواع السفن
– تصنف السفن إلى عدة أنواع نسبة إلى الحجم والخصائص، ومنها:
سفن ثابتة
– سفن خارجة عن الخدمة، تستخدم للترفيه أو مكان ثابت للإقامة.
سفن ترفيه
– السفن الرياضية التي تشارك في المسابقات الرياضية، اليخوت، الشراعات
سفن بضائع
– تستخدم في نقل البضائع على سطح الأرض من مكان لأخر وهي الأكثر عددا بين السفن العاملة ولها عدة أنواع.
– ناقلة نفط تحمل المحروقات.
– ناقلة غاز تحمل المحروقات المسيلة في درجة حرارة منخفضة.
– ناقلة بضائع تحمل المنتجات.
– ناقلة مواد كيميائية تحمل المواد الكيميائية.
– ناقلة حاويات.
سفن ركاب
– تقوم بنقل الركاب في أحيان كثيرة، وتجمع بين الركاب والبضائع في أحيان أخرى.
– تتكفل بحمل الركاب لمسافات صغيرة.
– تقوم بجولات سياحية طويلة المدة.
– تقوم برحلات طويلة عبر المحيطات في خط سير جغرافي محدد ودائم لفترة.
سفن صيد
– تستعمل لصيد الأسماك وتتصف بأنها متعددة الأنواع.
– سفينة مصنع تستعمل للصيد وللتعليب.
– سفينة صيد حيتان تستعمل لصيد الحيتان.
– سفينة صيد تستعمل لصيد أسماك التونة.
سفن خدمة
– تستعمل لأغراض أخرى غير النقل والصيد، يوجد منها نوعان
– سفينة جرارة تجر السفن الكبيرة إلى الميناء.
– سفينة إطفاء تقوم بإخماد النيران في السفن الأخرى وفي ابار النفط في منتصف البحر.
سفن حربية
– تستعمل لأغراض عسكرية وقتالية أو للتجسس وهي كثيرة الأنواع.
– حاملة طائرات تحمل طائرات وهي عبارة عن قواعد عائمة.
– سفن حربية صغيرة، تستعمل لدواعي الحروب البحرية.
لماذا تطفو السفن فوق الماء ولا تغرق
– يعود الفضل إلى العالم أرخميس لمعرفة أسباب طفو السفن في الماء وتجنب الغرق.
قصة أرخميس
– كان هنالك ملك أراد أن يعرف ما إن كان تاجه مصنوع من ذهب نقي أم لا، فقام بالاستعانة بأرخميس وأثناء استحمام أرخميس في حوضه.
– و فكر في المهمة التي أوكلت من قبل الملك, و لا أحد يعرف ما الذي حدث ولكن بطريقة ما، حركة الماء في الحوض أدت به إلى استنباط مبدأ أرخميس.
– مبدأ أرخميس هو قوة الطفو العمودية التي تؤثر على الجسم المغمور في السائل، سواء كان مغمورا بالكامل أو جزئيا ، يساوي وزن السائل الذي يزيحه الجسم.
أسباب طفو السفينة فوق الماء
– عندما يكون وزن الجسم أقل من وزن المائع الذي يزيحه، فإن هذا الجسم سوف يطفو ولا يغرق، أي الوزن ضد الحجم.
– لو أخذنا مجسم سيصل حجمه 10 متر مكعب ، و يزن 20 طنا متريا، وضعناه في الماء، بشكل طبيعي سوف يغرق، لأن كمية الماء المزاحة أكبر بكثير من حجم الجسم.
– أما إن كان 20 متر مكعب مع الحفاظ على نفس الوزن السابق 20 طن متري، لن يغرق و لن يطفو ، السبب هو أن كمية الماء المزاحة تساوي حجم الجسم.
– إن قمنا بزيادة الحجم ليصبح 30 متر مكعب و حافظنا على نفس الوزن 20 طن متري، سيؤدي ذلك إلى طفو المجسم في الماء.
– تبعا لقاعدة الطفو حيث أن السفن العملاقة ضغط وزنها على المساحة المغمورة منها في الماء تسمح برفعها
– عملية الاتزان, أي أن قوة وزن الجسم للأسفل مساوية لقوة دفع الماء لذلك الجسم للأعلى مع ثبات حجم الجزء المغمور في الماء
– و نفس الشيء الذي حدث هنا يحدث في حالة السفينة، حيث تم تصميم السفن بطريقة تجعل كمية المياه المزاحة أكبر من وزنها دائماً, ولهذا السبب تطفو السفن في الماء, و تتمتع السفن الحديثة بآلية تتحكم في الطفو والتي تقوم بتعديلات وفقاَ لوزن السفينة.
ما هي السفن
– السفن هي وسيلة نقل عامة تجمع بين الإنسان والبضائع فوق الماء، استخدمها الإنسان منذ القدم للتنقل فوق المسطحات المائية وهي أحد أعمدة التجارة والنقل الحديث.
– بالرغم من صناعتها من الحديد الأعلى كثافة من الماء ووزنها وما بها من حمولة الذي يصل إلى عشرات الألف من الأطنان فهي تتصف بالطفو فوق سطح الماء.
– تطفو السفينة فوق الماء بسبب قوة الدفع الناتجة عن الفراغات الداخلية للسفينة المملوءة بالهواء أو بسائل اخف كثافة من الماء والذي يجعل الكثافة الكلية النسبية للسفينة اقل من كثافة الماء فتطفو فوق سطح الماء.
أنواع السفن
– تصنف السفن إلى عدة أنواع نسبة إلى الحجم والخصائص، ومنها:
سفن ثابتة
– سفن خارجة عن الخدمة، تستخدم للترفيه أو مكان ثابت للإقامة.
سفن ترفيه
– السفن الرياضية التي تشارك في المسابقات الرياضية، اليخوت، الشراعات
سفن بضائع
– تستخدم في نقل البضائع على سطح الأرض من مكان لأخر وهي الأكثر عددا بين السفن العاملة ولها عدة أنواع.
– ناقلة نفط تحمل المحروقات.
– ناقلة غاز تحمل المحروقات المسيلة في درجة حرارة منخفضة.
– ناقلة بضائع تحمل المنتجات.
– ناقلة مواد كيميائية تحمل المواد الكيميائية.
– ناقلة حاويات.
سفن ركاب
– تقوم بنقل الركاب في أحيان كثيرة، وتجمع بين الركاب والبضائع في أحيان أخرى.
– تتكفل بحمل الركاب لمسافات صغيرة.
– تقوم بجولات سياحية طويلة المدة.
– تقوم برحلات طويلة عبر المحيطات في خط سير جغرافي محدد ودائم لفترة.
سفن صيد
– تستعمل لصيد الأسماك وتتصف بأنها متعددة الأنواع.
– سفينة مصنع تستعمل للصيد وللتعليب.
– سفينة صيد حيتان تستعمل لصيد الحيتان.
– سفينة صيد تستعمل لصيد أسماك التونة.
سفن خدمة
– تستعمل لأغراض أخرى غير النقل والصيد، يوجد منها نوعان
– سفينة جرارة تجر السفن الكبيرة إلى الميناء.
– سفينة إطفاء تقوم بإخماد النيران في السفن الأخرى وفي ابار النفط في منتصف البحر.
سفن حربية
– تستعمل لأغراض عسكرية وقتالية أو للتجسس وهي كثيرة الأنواع.
– حاملة طائرات تحمل طائرات وهي عبارة عن قواعد عائمة.
– سفن حربية صغيرة، تستعمل لدواعي الحروب البحرية.
لماذا تطفو السفن فوق الماء ولا تغرق
– يعود الفضل إلى العالم أرخميس لمعرفة أسباب طفو السفن في الماء وتجنب الغرق.
قصة أرخميس
– كان هنالك ملك أراد أن يعرف ما إن كان تاجه مصنوع من ذهب نقي أم لا، فقام بالاستعانة بأرخميس وأثناء استحمام أرخميس في حوضه.
– و فكر في المهمة التي أوكلت من قبل الملك, و لا أحد يعرف ما الذي حدث ولكن بطريقة ما، حركة الماء في الحوض أدت به إلى استنباط مبدأ أرخميس.
– مبدأ أرخميس هو قوة الطفو العمودية التي تؤثر على الجسم المغمور في السائل، سواء كان مغمورا بالكامل أو جزئيا ، يساوي وزن السائل الذي يزيحه الجسم.
أسباب طفو السفينة فوق الماء
– عندما يكون وزن الجسم أقل من وزن المائع الذي يزيحه، فإن هذا الجسم سوف يطفو ولا يغرق، أي الوزن ضد الحجم.
– لو أخذنا مجسم سيصل حجمه 10 متر مكعب ، و يزن 20 طنا متريا، وضعناه في الماء، بشكل طبيعي سوف يغرق، لأن كمية الماء المزاحة أكبر بكثير من حجم الجسم.
– أما إن كان 20 متر مكعب مع الحفاظ على نفس الوزن السابق 20 طن متري، لن يغرق و لن يطفو ، السبب هو أن كمية الماء المزاحة تساوي حجم الجسم.
– إن قمنا بزيادة الحجم ليصبح 30 متر مكعب و حافظنا على نفس الوزن 20 طن متري، سيؤدي ذلك إلى طفو المجسم في الماء.
– تبعا لقاعدة الطفو حيث أن السفن العملاقة ضغط وزنها على المساحة المغمورة منها في الماء تسمح برفعها
– عملية الاتزان, أي أن قوة وزن الجسم للأسفل مساوية لقوة دفع الماء لذلك الجسم للأعلى مع ثبات حجم الجزء المغمور في الماء
– و نفس الشيء الذي حدث هنا يحدث في حالة السفينة، حيث تم تصميم السفن بطريقة تجعل كمية المياه المزاحة أكبر من وزنها دائماً, ولهذا السبب تطفو السفن في الماء, و تتمتع السفن الحديثة بآلية تتحكم في الطفو والتي تقوم بتعديلات وفقاَ لوزن السفينة.
