لماذا تطفو السفن؟

هناك أشياء كثيرة نأخذها كأمر مسلم به ولكننا لا نعرف كيف نفسرها. عندما يسأل الأطفال الصغار أسئلتهم النموذجية عن العالم ، يمكنهم فضحنا. هل يمكن أن تشرح لهم لماذا تطير الطائرات؟ أو لماذا تبدو السماء زرقاء؟ هل يمكن أن تخبرهم لماذا تطفو القوارب؟

في هذا المنشور سوف نجيب على السؤال الأخير: لماذا تطفو القوارب؟ لهذا علينا أن نتحدث حول عالم الرياضيات أرخميدس من سيراكيوز ، واحدة من أشهرها في التاريخ. بالإضافة إلى ذلك ، سنتحدث قليلاً عن تاريخ السفن. لذلك إذا كنت مهتمًا بالموضوع ، فإنني أوصيك بمتابعة القراءة.

أسطورة أرخميدس في سيراكيوز

توجد اليوم سفن نقل ورحلات بحرية عابرة للمحيطات قادرة على استيعاب أشخاص أكثر من أولئك الذين يعيشون في بعض المدن الصغيرة. لماذا تطفو السفن حتى مع وجود كل هذا الوزن؟ لماذا لا يغرقون رغم أنهم يحملون أطنانًا من البضائع والمواد الخام؟ تم اكتشاف الإجابة على هذه الأسئلة منذ آلاف السنين بفضل مبدأ أرخميدس.

عاش عالم الرياضيات المشهور عالمياً في القرن الثاني قبل الميلاد. ج- في ذلك الوقت ، كان ملك سيراكيوز هو هيرو الثاني. وأمر بصنع تاج له من بضع قطع من الذهب. صنعها أحد الحرفيين وأعطاها للملك. ومع ذلك ، شك هيرو الثاني في أن هذا الحرفي لم يستخدم كل القطع الذهبية لصنع هذا التاج الرائع. لهذا السبب ذهب إلى أرخميدس ، ليثبت شكوكه.

وفقًا للأسطورة ، تعثر عالم الرياضيات عند حل هذه المشكلة. لكن في أحد الأيام ، أثناء الاستحمام ، أدرك شيئًا مثيرًا للفضول وواضحًا في نفس الوقت: عندما وصل إلى الماء ، ارتفع منسوبه ​​في حوض الاستحمام. كانت ملاحظة تفكر فيها لفترة حتى توصل إلى نتيجة ذلك كانت إزاحة الماء مساوية لحجم الجسم أو الجسم المغمور. ساعده هذا الاكتشاف في حل المهمة التي أوكلها إليه الملك. بمعرفة كتلة الذهب التي تم تسليمها للحرفي وحجم المياه التي تم إزاحتها ، تمكن عالم الرياضيات من حساب كثافة التاج.

لماذا تطفو السفن حسب أرخميدس؟

هذه القصة ممتعة للغاية ، نعم ، لكنها لا تفسر سبب طفو السفن. كما يمكنك أن تتخيل بالتأكيد ، استمر أرخميدس في التفكير في الأمر حتى اكتشف معلومة جديدة كانت ثورة كبيرة: كل العناصر المغمورة في الماء في نفس الوقت مرت بدفع تصاعدي. يتوافق هذا الدفع الرأسي مع وزن السائل الذي يتم إزاحته. هذا الاكتشاف هو ما يُعرف بمبدأ أرخميدس. بالإضافة إلى ذلك ، هذا هو السبب الذي يجعل القوارب قادرة على الطفو على الماء.

لنوضح الأمر بطريقة أخرى: يجب أن تغرق جميع العناصر الأكثر كثافة من الماء. الزيت ، على سبيل المثال ، كونه أقل كثافة ، يظل طافيًا على السطح. لكن المواد التي تصنع منها السفن أكثر كثافة من الماء. فلماذا تطفو القوارب؟ على الرغم من أن المواد أكثر كثافة ، الكثافة الكلية للسفينة أقل من كثافة الماء. لحسابها يجب أن نقسم الكتلة الكلية للسفينة على حجمها. ونتيجة لذلك ، يكون حجم الدفع لأعلى للقارب أكبر من الوزن الذي يدفعه لأسفل ، مما يجعله يطفو على سطح الماء.

تاريخ السفن

الآن بعد أن عرفنا سبب تطفو القوارب ، دعونا نرى قليلاً عن أصل وسائل النقل البحري هذه. لقد كانوا موجودين منذ العصور القديمة. صنعت الأنواع الأولى من القوارب من جذوع الأشجار وكانت قيد الاستخدام منذ 10.000 آلاف عام. كانت تشبه الزوارق أو القوارب ، وللتحرك معهم ، استخدموا قضبان طويلة جدًا تلامس الأرض في قاع الماء. بفضل هذا الاختراع ، يمكن للأشخاص الذين استخدموها عبور البحيرات والأنهار الضحلة. كانت هذه السجلات هي رواد السفن.

ربما كانت الحضارات القديمة التي كانت بالقرب من السواحل هي التي اخترعت السفن الأولى على هذا النحو. أصبحت هذه الثقافات مستقرة للاستفادة من الموارد التي يمكن أن تحصل عليها من البحر ، مثل الطعام. ربما كانوا أول من نحت القوارب الخشبية. عند التحرك ، كان عليهم القيام بذلك بمساعدة المجاذيف. كانت هذه هي آلية الدفع الرئيسية لعدة قرون. لذلك ، كان على الأشخاص الذين سيستخدمونها أن يكونوا أقوياء جدًا. في العديد من الحضارات ، كان العبيد هم الذين اضطروا للقيام بهذه المهمة.

على المستوى البحري ، كان دمج الريح كوسيلة للدفع تقدمًا كبيرًا. تم تطوير اللوحات الكبيرة التي تم تثبيتها على الصاري ، والمعروفة باسم الأشرعة. بفضلهم ، يمكن للبحارة الاستفادة من دافع الريح بطريقة بسيطة للغاية ، لكن من الواضح أنه لم يكن شيئًا ثابتًا. عندما تم اختراع البوصلة ، لم يعد هناك مثل هذه المشكلة في الإبحار في أعظم البحار والمحيطات في عالمنا. في ذلك الوقت ، مختلفة أنواع القوارب الكبيرة التي تم استخدامها لأغراض تجارية ، مثل الجاليون ، أو لأغراض عسكرية ، مثل الفرقاطات. في القرن التاسع عشر ، دخلت Steamboats حيز التنفيذ بالفعل.

عندما تم اختراعه محرك الاحتراق خلال الثورة الصناعية ، تغيرت طبيعة القوارب بشكل جذري. فجأة أصبحت أسرع بكثير وأكثر راحة أيضًا ، مما أدى إلى تنوع مهم من القوارب. هناك العديد من أنواع السفن المختلفة لكل من النقل البحري للبضائع والأغراض السياحية ، مثل الرحلات البحرية ، ولأغراض الحرب. وقد عملت الأخيرة على تطوير تقنيات جديدة لتكون قادرة على تصنيع الغواصات ، على سبيل المثال ، والسفن ذات الطاقة النووية.

آمل أن يتضح لكم سبب تطفو السفن وكيف تطورت عبر التاريخ.