تسجيل الدخول

تسجيل

قضيب من الرصاص يطفو في قارب

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص291

2025-08-04

436

افترض أنك جالس في قارب يطفو على بحيرة صغيرة في الباحة الخلفية، وأن لديك داخل القارب قطعة فلين كبيرة جدًّا وقضيبًا من الرصاص. ماذا يحدث لمستوى الماء في البركة إذا ألقيت الفلين على العشب وإذا ألقيت الفلين في الماء، وإذا ألقيت القضيب على العشب، وإذا ألقيت القضيب في الماء؟ ماذا يحدث لمستوى الماء إذا أحدثتَ ثُقبا في قعر القارب كي يدخل الماء تدريجيًّا لإغراقه؟ وإذا تغير مستوى الماء، فهل يبدأ في التغير عندما يدخل الماء القارب لأول مرة؟

الجواب: عندما يطفو شيء فإنه يُزيح الماء؛ أي إنه يشغل حيزا كان الماء سيشغله. تُحدد القاعدة البسيطة التالية قيمة الحيّز: فكتلة الماء المزاح تساوي كتلة الشيء. ومن ثُمَّ إذا طفت قطعة فلين كتلتها 1 كيلوجرام في الماء، فإنها تغُوص في الماء إلى أن تُزيح حجم ماء مساويًا لكتلة 1 كيلوجرام. وقطعة الفلين تُزيح هذا القدر من الماء بصرف النظر عما إذا كانت تطفو مباشرةً في الماء أو عبر القارب. وعندما تلقي الفلين من القارب إلى الماء، فإنَّ كمية الماء المزاح لا تتغير ومن ثَمَّ لا يتغيَّر مستوى الماء في البركة. وعند إلقاء قطعة الفلين على العشب تنتهي إزاحتها للماء في البركة ومِن ثُمَّ ينخفض مستوى الماء. وعندما يكون قضيب الرصاص في القارب تنطبق قاعدة الكتل المتماثلة نفسها. افترض أن القضيب تبلغ كتلته 1 كيلوجرام، فإنها تزيح كمية من الماء لها كتلة مساوية لواحد كيلوجرام. وهذا يشغل قدرًا كبيرًا من الماء، فحجم الماء يساوي حجم القضيب بمقدار 11 مرة. وإذا ألقيت القضيب على العشب فإنه لا يزيح ذلك القدر الكبير من الماء، وينخفض مستوى الماء في البركة. أما إذا ألقيت القضيب في الماء، فإنه يغُوص تمامًا. ومِن ثُمَّ فإن كمية الماء المزاح تُماثل حجم القضيب. والكمية الآن هي 11/1 من الكمية المزاحة عندما كان القضيب طافيًا عبر القارب. ومِن ثَمَّ ينخفض مستوى الماء. وعندما يبدأ القارب في استيعاب الماء، فإنه يظلُّ طافيًا ومِن ثُمَّ يزيح القدر نفسه من الماء. ولا يتغير مستوى الماء إلا عندما يكف القارب عن الطفو؛ أي عندما يُغمر تماما. عندئذٍ ينخفض مستوى الماء فجأة.