نشاط عملي يوّضح كيفية طفو الأجسام في الماء

2011 تجارب علمية داخل المادة

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

كيفية طفو الأجسام في الماء طفو الأجسام في الماء الفيزياء

الأهداف

1. مقارنة كثافة الماء العذب مع كثافة الماء المالح.

2. تغيير كثافة الماء.

 

الأدوات التي تحتاجها

1- كوبان للقياس

2- إناءان زجاجيان مدرّجان (دورقان)

 

3- ماء

4- ملح

 

5- ملعقة طعام

6- بيضتان نيئتان

 

خطوات العمل:

1- املأ إناءين زجاجيين مدرّجين (دورقين) بالماء إلى مستوى مماثل.

2- اسكب بعض الملح في أحد الإناءين.

3- حرّك الملح في الماء حتى يذوب تماماً.

4- ضع بيضة نيئة في كل إناء من الإناءين الزجاجيين، وراقب فيما إذا كانت البيضتان ستطفوان.

 

تحليل النشاط

إن كثافة الماء المالح أكبر من كثافة الماء العذب لأنه يحوي مقداراً أكبر من المادة، لذلك يجب أن تطفو البيضة فقط في الماء المالح ذي الكثافة الأعلى.

وفي نشاط المتابعة كان عمل مقياس كثافة السوائل مشابهاً لما ورد في النشاط الأول، فمصاصة الشراب التي أضيف إليها الثقل طفت لمستوى أعلى في الماء المالح ذي الكثافة الأعلى. أما مقياس كثافة السوائل الثاني الذي صنعته فهو مفيد لقياس كثافة الأجسام الصلبة.

تُحَدَّد كثافة الجسم في أغلب الأحيان ككثافة نسبية، أي كثافة المادة المعنية بالنسبة إلى الماء النقي، لذلك فإن الجسم الطافي على الماء تكون كثافته النسبية أقل من واحد.

 

وبعبارة أخرى، فإن وزن الجسم الطافي أقل من وزن حجم من الماء النقي مساوٍ لحجم الجسم.

أما الأجسام التي تغرق في الماء فإن كثافتها النسبية أكبر من واحد، ما يعني أن وزن الجسم أكبر من وزن حجم من الماء النقي مساوٍ لحجم الجسم.

من السهل فهم التغيرات التي تطرأ على الكثافة عندما تفكر بمياه البحر لأنها تحوي الكثير من الملح وغيره من العناصر المعدنية، ما يجعل مياه البحر أكثر كثافة من الماء العذب.

 

وبما أن ملوحة مياه المحيطات تختلف من مكان إلى آخر، يتم تصميم السفن لحمل أثقال معينة بحسب نسبة ملوحة المياه التي تبحر فيها.

فإذا غادرت سفينة بحمولتها الكاملة الميناء وأبحرت في النهر فإنها ستغوص إلى مستوى أدنى في مياه النهر العذبة ذات الكثافة الأقل، وهذا أمر يمكن أن ينطوي على الخطورة.

 

ما العمل إذا طفت البيضتان على مستوى واحد؟

حاول إضافة المزيد من الملح إلى إناء الماء المالح، فإذا استخدمت القليل من الملح فقط، فلن تلاحظ الفرق في الطريقة التي يطفو فيها البيض في كل من الإناءين.

 

قياس الملوحة

يستطيع العلماء معرفة كمية الملح الموجودة في جدول ماء أو نهر من خلال قياس كثافة الماء بواسطة جهاز يسمى مقياس الثقل النوعي للسوائل، أو مقياس كثافة السوائل (الهيدرومتر).

فكثافة الماء المالح أكبر من كثافة الماء العذب، والعلماء بحاجة لمعرفة ملوحة الماء (محتواه من الملح) بما أن ذلك يساعدهم على فهم نوعية الكائنات التي تعيش في الماء.

 

تمييز البيض الفاسد

يمكن استعمال قياس الكثافة للتأكد فيما إذا كانت البيضة فاسدة أم طازجة.

فالبيضة الطازجة تغوص إلى قعر إناء الماء الذي يحتوي على مقدار ملعقتي طعام من الملح المحلول في الماء، أما إذا طفت البيضة فمن المحتمل أنها فاسدة.

عندما يفسد البيض، يبدأ بإنتاج غاز ينحصر تحت قشرة البيضة، وهذا الغاز المحصور يجعل البيضة أقل كثافة ويزيد احتمال طفوها على الماء، وإذا فتحت بيضة فاسدة عن طريق كسر قشرتها، فإن الرائحة الكريهة المنبعثة منها هي رائحة الغاز المحصور داخلها

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]