ما ستفهمه
عندما يُغمر جسم في الماء، فإنه يحل محل كمية معينة من الماء. بالمقابل، يمارس الماء عليه قوة باتجاه الأعلى: هذه هي دفع أرخميدس. كلما زاد حجم الماء المزاح، زادت هذه القوة.
السؤال العلمي
السؤال المدروس
هل يمكن أن يغير شكل الجسم طوفانه، حتى لو بقيت كتلته دون تغيير؟
ما سنقارن
- كرة صلبة من الطين الصناعي
- قارب مصنوع بنفس كمية الطين بالضبط
- قدرة كل شكل على الطفو وحمل وزن
المواد
الضروري
- طين صناعي
- وعاء كبير أو سلطة مملوء بالماء
- بعض العملات المعدنية
- ملعقة أو قطعة مصفاة صغيرة
- أداة لتسجيل الملاحظات
للخوض أبعد
- كأس قياس لقياس الماء المزاح
- ميزان لمعرفة الكتلة المستخدمة
- منشفة لتجفيف الطين بين التجارب
الخطوات
جدول النتائج
| التجربة | الشكل | يطفو أم يغرق | الاستقرار | عدد القطع المدعومة | الملاحظات |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | كرة | 0 | |||
| 2 | قارب | ||||
| 3 | قارب محسّن |
أسئلة تحليلية
1. ماذا يحدث للكرة المصنوعة من الطين الصناعي؟
2. لماذا يطفو القارب أفضل من الكرة؟
3. ماذا يعني "إزاحة الماء" في هذا النشاط؟
4. أي شكل يتحمل أكبر عدد من القطع؟ ولماذا؟
مساعدة للتحقق من تفكيرك
- الكرة الصلبة عادة ما تغرق بسرعة لأنها تزيح كمية قليلة من الماء قبل غمرها بالكامل.
- القارب يطفو أفضل لأن شكله يسمح له بإزاحة كمية أكبر من الماء مع بقائه جزئيًا على السطح.
- كلما زاد حجم الماء المزاح، زادت قوة دفع أرخميدس.
الخلاصة
الخلاصة العلمية
بنفس كمية الطين الصناعي، الكرة والقارب لديهما سلوك مختلف في الماء. السبب في ذلك هو الشكل: القارب يزيح كمية أكبر من الماء قبل الغرق، وبالتالي القوة المؤثرة عليه باتجاه الأعلى أكبر.
الصلة بالعالم الحقيقي
يمكن لقارب من الفولاذ أن يطفو ليس لأن الفولاذ "خفيف"، بل لأن شكله يسمح له بإزاحة حجم كبير من الماء. كثافته المتوسطة، مع احتساب الهواء المحتجز داخله، تصبح متوافقة مع الطفو.