أبحار و طفو السفينة - الجزء الثاني

قوة الدفع:

مع الأسف بقدر أهمية قانون أرخميدس في تفسير العديد من الظواهر الفيزيائية إلا أنه عجز عن تفسير كيفية إبحار السفن الكبيرة المحملة بالأوزان الثقيلة ذات كثافة مرتفعة على سطح المياه لتأتي قوة الدفع لتحل ذلك، والمراد بقوة الدفع هنا هي القوة التي سيسببها جسم عند وضعه في الماء والتي تنتج عنها غوص الجسم للأسفل أي أن السفن عند احتكاكها بالماء ستدفع جزيئاتها بعيداً مما سيسبب غوص السفن للأسفل لولا أن قوة الدفع تتأثر بشكل كبير بمساحة السطح فكلما زادت المساحة كلما قلت قوة الدفع والعكس، ولتبسيط مفهوم قوة الدفع أكثر يمكن تشبيهها بإبرة الخياطة التي تمتلك سناً مدبباً ليسهل عليها اختراق القماش بعكس ما إذا كانت ذات سطح أملس فستفقد قدرتها على ذلك على الفور.

وعلى ذاك التفسير فإن مساحة السطح الكبيرة للسفن تقلل من قوة دفعها لجزيئات الماء وبالتالي تمكنها من الطفو على السطح.

قوة الدفع المعاكسة:

تمتلك السفن قوة دفع للماء تمتلك الماء أيضاً قوة دفع معاكسة للسفن تعمل على إبقائها على السطح، وبالطبع لأن وزن وكثافة السفن أعلى من الماء فستكون قوة دفعها أكبر بالتالي ستبدأ السفينة في الغوص تدريجياً وبالتالي تقل قوة دفعها تدريجياً أيضاً حتى تتساوى مع قوة دفع الماء وعندها يحدث الاتزان المنشود والذي بفضله تتمكن السفن من البقاء فوق السطح وعدم الغرق، وبسبب ذلك الاتزان أيضاً والفرق الأولي بين قوتي الدفع تجد أن هنالك جزءاً من السفن يختفي تحت الماء وجزئاً آخر يظهر فوق السطح.

معدل الكثافة المتوسطة:

لنفرض سفينة كبيرة على وشك الإبحار و هي عبارة عن صندوق معدني كبير منتظم الشكل ومليء بكافة محتويات السفن العادية كالمعدات وقوارب الإنقاذ و البحارة والركاب و غيرها من الأشياء التي قد تحويها السفن في رحلاتها وصندوق معدني آخر مماثل في الحجم والأبعاد للصندوق الأول البديل للسفينة و سيتم ملأه بالماء ثم يحسب وزن كل صندوق على حدة وهو ممتلئ عن آخره فإذا كان الفارق بين الوزنين في صالح الصندوق الأول (أي أن وزن السفينة أثقل من وزن صندوق المياه) فهذا يعني بأن كثافة السفينة أعلى و بالتالي ستغرق عند وضعها في الماء ولكن إذا كان الفارق في صالح الصندوق الثاني (أي أن وزن صندوق المياه أثقل من وزن صندوق السفينة وبالتالي أعلى كثافة) فذلك يعني نجاح السفينة في الإبحار وعدم الغرق وهو الأمر الذي يراعيه صناع السفن خلال عملهم، لذلك فأن تلك السفينة على كبر حجمها فهي أخف وزناً من كمية ماء مماثلة لها في الحجم و إلا فستفشل في الإبحار.

كيف تبحر الغواصات؟