مسائل و پدیده های فیزیکی
اگر سنگی از داخل یک قایق که در استخری شناور است ( فرض کنید یک قایق پلاستیکی که برای بازی بچه ها ساخته شده ) بی اندازیم ، قایق بالا می رود یا پایین یا در جای خود باقی می ماند؟
اگر نه قایق سوراخ باشد و آب وارد قایق شود شود ، سطح آب استخر چه تغییری خواهد کرد ؟
٤ پاسخ
اگر سوراخ نباشه ابتدا به دلیل شتاب که بر اثر نیروی جاذبه ایجاد میشه داخل آب میره و سپس به دلیل قانون نیوتون همون نیرو و طبق اصل پاسکال به بیرون پرت میشه. بخش دوم سوال هم گنگ هست چون اگر سوراخ باشه روی آب شناور نمیشه
اصل ارشمیدس میگوید نیروی شناوری برابر است با وزن آب(سیال) جابجا شده توسط جسم. وقتی سنگ داخل قایق است، وزن سنگ به طور کامل به قایق اضافه میشود و قایق حجم بیشتری از آب را جابجا میکند. وقتی سنگ در آب است، فقط حجم خودش آب را جابجا میکند که معمولاً کمتر از وزن آن است چون چگالی سنگ بیشتر از آب است و حجم آن کمتر از حجم آب جابجا شده توسط قایق به همراه سنگ است. پس قایق بالاتر میآید.
وقتی قایق سوراخ میشود و مقداری آب وارد آن میشود، وزن کل قایق (شامل خود قایق، بار و آب داخلش) افزایش مییابد. برای حفظ تعادل و شناوری، قایق باید حجم بیشتری از آب را جابجا کند، بنابراین قایق کمی پایینتر میرود و سطح آب استخر کمی بالا میآید. این حالت تا زمانی ادامه دارد که قایق غرق نشود و بتواند شناور بماند.
سطح آب يک مقدار خیلی کم پایین تر میرود یا شایدهم تغییری نکند ولی فکرکنم ثابت بماند
1- اگر سنگی را از داخل قایق به درون آب استخر بیاندازیم، سطح آب استخر پایین میآید. چون وقتی سنگ داخل قایق است، قایق به دلیل وزن سنگ آب بیشتری را جابجا میکند تا شناور بماند(طبق اصل ارشمیدس و نیروی شناوری) و سطح آب بالاتر میرود. اما وقتی سنگ را به داخل آب میاندازیم، سنگ مستقیماً در آب است و حجم آب جابجا شده برابر حجم خود سنگ است که معمولاً کمتر از حجم آب جابجا شده در حالتی است که سنگ داخل قایق است(به این دلیل که چگالی سنگ بسیار بیشتر از آب است). بنابراین با انداختن سنگ از قایق به داخل آب، قایق سبکتر شده و کمتر در آب فرو میرود و سطح آب استخر کاهش مییابد.
2- اگر قایق سوراخ باشد و آب وارد قایق شود(تا حدی که غرق نشود)، وزن کل سیستم (قایق به همراه آب داخل آن) افزایش مییابد و قایق بیشتر در آب فرو میرود. این باعث میشود که حجم بیشتری از آب جابجا شود تا قایق شناور بماند.(طبق همان اصل ارشمیدس و نیروی شناوری) و سطح آب استخر کمی بالا بیاید.