حاسبة قوة الطفو

المعادلة

ينص مبدأ أرخميدس على أن قوة الطفو تساوي وزن السائل الذي يُزيحه جسم مغمور:

• F = ρ · V · g

حيث F هي قوة الطفو بالنيوتن (N)، وρ (رو) هي كثافة السائل بوحدة kg/m³، وV هو الحجم المغمور بوحدة m³، وg هو تسارع الجاذبية، ويُؤخذ بقيمة 9.81 m/s². كتلة السائل المُزاح هي ببساطة m = ρ · V، ووزنها (ρ · V · g) هو بالضبط مقدار الدفع لأعلى الذي يشعر به الجسم.

مثال محلول

وعاء محكم الإغلاق حجمه المغمور 0.05 m³ موضوع في ماء عذب (ρ = 1000 kg/m³):

F = 1000 × 0.05 × 9.81 = 490.5 N

كتلة الماء المُزاح هي 1000 × 0.05 = 50 kg. إذا كان وزن الوعاء نفسه أقل من 50 kg، فإن القوة المتجهة لأعلى 490.5 N تتجاوز وزنه فيطفو؛ وإذا كان أثقل، فإنه يغرق.

قوة الطفو في السوائل الشائعة (V = 0.05 m³)

السوائل الأكثر كثافة تدفع بقوة أكبر، ولهذا تطفو بسهولة أكبر في البحر الميت المالح مقارنةً ببحيرة من الماء العذب.

أخطاء ينبغي تجنّبها

• الحجم مقابل الحجم المغمور. للجسم الذي يطفو جزئيًا، استخدم الجزء الواقع تحت السطح فقط، وليس الجسم كله.
• خلط الوحدات. أبقِ الكثافة بوحدة kg/m³ والحجم بوحدة m³. اللتر يساوي 0.001 m³، لذا فإن جسمًا سعته 50 L حجمه 0.05 m³.
• الطفو أم الغرق. قوة الطفو وحدها لا تحسم الأمر: قارن قوة الطفو بوزن الجسم (كتلته الخاصة × g).
• اختيار الجاذبية. تستخدم هذه الأداة g = 9.81 m/s²؛ على القمر (نحو 1.62 m/s²) يتناقص الوزن وقوة الطفو معًا.