لماذا لا تغرق السفن الحديدية ؟ ما هو السر وراء طفو آلاف الأطنان؟
لماذا لا تغرق السفن الحديدية ؟ ما هو السر وراء طفو آلاف الأطنان؟
من أول وهلة، قد يبدو الأمر غريباً: كيف لسفينة ضخمة مصنوعة من الحديد والصلب، وتزن عشرات أو حتى مئات آلاف الأطنان أن تطفو فوق سطح الماء بدلاً من أن تغرق فيه؟ للإجابة على هذا السؤال لا بد أن نفهم القاعدة الفيزيائية التي تفسر هذه الظاهرة.
مبدأ أرخميدس: الأساس العلمي للطفو
قبل أكثر من ألفي عام، اكتشف العالم الإغريقي “أرخميدس” قانوناً أساسياً في الفيزياء يعرف باسم مبدأ أرخميدس، وينص على:
“أي جسم مغمور كلياً أو جزئياً في سائل يتعرض لقوة دفع من أسفل إلى أعلى، تساوي وزن السائل المزاح بواسطة هذا الجسم.”
بمعنى آخر، عندما توضع السفينة في البحر، فإنها تُزيح كمية من الماء تساوي وزنها. فإذا كانت قوة دفع الماء لأعلى أكبر من وزن السفينة فإنها ستطفو.
السر ليس في الحديد بل في الشكل
صحيح أن الحديد وحده أثقل من الماء وسيغرق فوراً، لكن السفينة ليست قطعة صلبة من الحديد، بل هي مفرغة من الداخل. هيكلها مُصمم بحيث يحتوي على فراغات واسعة مملوءة بالهواء، مما يقلل من كثافة السفينة الكلية (وزنها مقسوماً على حجمها).
وبما أن كثافة السفينة أقل من كثافة الماء، فإنها تطفو بثبات.
توزيع الوزن والتوازن
السفن الحديثة تُصمم بعناية لتوزيع الوزن بشكل متساوٍ على طول الهيكل، مما يحافظ على توازنها حتى وهي محملة بآلاف الأطنان من البضائع. كما أن قاع السفينة غالباً ما يحتوي على خزانات تُملأ بالماء (تُعرف بخزانات الصابورة) لضبط توازنها في البحر.
السفن والقدرة على حمل آلاف الأطنان
بفضل هذه المبادئ الفيزيائية، تستطيع سفن الشحن العملاقة حمل حمولات هائلة من الحديد، الحاويات، النفط، والسلع الأخرى. فالسفينة ببساطة تُزيح كمية ماء أكبر كلما زاد وزنها، ما يجعلها تظل طافية إلى أن تصل إلى حدها الأقصى من الحمولة المسموح بها.
خلاصة القول
السفن لا تطفو لأنها مصنوعة من الحديد، بل لأنها مصممة بشكل ذكي يجعل كثافتها أقل من كثافة الماء. فالعلماء والمهندسون يستغلون قانون أرخميدس لتسخير البحر نفسه في حمل هذه القلاع الحديدية العملاقة.
لماذا لا تغرق السفن الحديدية ؟ ما هو السر وراء طفو آلاف الأطنان؟
المصادر :
- مبدأ أرخميدس (Archimedes’ Principle):
كتاب Fundamentals of Physics – Halliday, Resnick, & Walker.
مراجع على الانترنت
