تلخيص وحل أسئلة درس: الكثافة والطفو – علوم 8 أساسي «أردني» الفصل الأول

بطاقة الدرس:

• عنوانه: الكثافة والطفو.
• ترتيبه: الثاني من الوحدة الثالثة «ميكانيكا الموائع».
• مادة: العلوم.
• الصف: الثامن الأساسي.
• الفصل الدراسي: الأول.
• المدارس: الأردنية.
• الهدف: تلخيص/مراجعة وحل أسئلة.
• الدرس السابق: الضغط

س: عرف الكثافة؟

ج: هو كتلة المادة الموجودة لكل وحدة حجم.

س: عدد العوامل المؤثرة على الكثافة؟

الإجابة:

1. الكتلة.
2. الحجم.
3. نوع المادة.

س: ما علاقة كثافة المادة بتراص الجسيمات المكونة لها، وتقارب بعضها من بعض؟

ج: كلما تراصت الجسيمات المكونة للمادة وتقاربت أكثر، ازدادت كثافة الجسم.

س: ما وحدة قياس الكثافة في النظام الدولي للوحدات؟

ج: كيلوغرام لكل متر مكعب من المادة (Kg/m³).

س: اذكر وحدات قياس أخرى للكثافة؟

ج: غرام لكل سنتيمتر مكعب من المادة (g/cm³)

مهم:

• تعد الكثافة خاصية مميزة للمادة؛ وتختلف من مادة إلى أخرى.
• تكون الكثافة ثابتة للمادة الواحدة مهما كان حجمها أو شكلها أو كتلتها.
• تدل الكثافة على مدى تراص المادة في حيز معين.
• تبلغ كثافة الماء (1g/cm³)

تحسب الكثافة بتطبيق العلاقة الرياضية الآتية:

بالرموز:

دلالات ووحدات قياس الرموز الآتية:

D الكثافة =

• Kg/m³.
• g/cm³.

m الكتلة =

• Kg.
• g.

V الحجم =

• m³.
• cm³.

س: علل كثافة مكعب من الحديد أكبر من كثافة مكعب من الخشب؟

ج: لأن الجسيمات المكونة للحديد مختلفة عن الجسيمات المكونة للخشب.

حيث أن: (مقدار المادة الموجودة في حجم معين من الحديد أكبر من مقدار المادة الموجودة في حجم معين من الخشب)

س: وضح لماذا تكون كثافة المواد الصلبة أكثر من كثافة المواد السائلة؟

ج: لأن الكثافة تدل على مدى تراص المادة في حيز معين.

حيث أن: جزيئات المادة الصلبة أكثر تراص من جزيئات المادة السائلة.

س: عرف الطفو؟

ج: هي قوة تؤثر في الجسم فتدفعه إلى الأعلى عند وضعه في سائل أو غاز.

س: سم العالم الذي فسر عملية طفو الجسم وانغماره؟

ج: العالم أرخميدس.

س: متى يطفو الجسم؟

الإجابة:

يطفو الجسم:

1. عندما تكون قوة الدفع إلى الأعلى أكبر من وزن الجسم إلى الأسفل.
2. عندما تكون كثافة الجسم أقل من كثافة السائل.

س: متى ينغمر الجسم؟

الإجابة:

ينغمر الجسم:

1. عندما يكون وزن الجسم إلى الأسفل أكبر من قوة الدفع إلى الأعلى.
2. عندما تكون كثافة الجسم أكبر من كثافة السائل.

مهم: إن المواد الأقل كثافة من الماء تطفو على سطحه أما المواد الأكثر كثافة فتنغمر فيه.

س: كيف يؤثر شكل المادة في عملية الطفو؟ ثم اذكر مثال يوضح ذلك؟

الإجابة:

• الأجسام المجوفة: مثل السفن الكبيرة المصنوعة من الحديد: تكون كتلتها قليلة مقارنة بحجمها فتقل كثافتها، وتطفو فوق سطح الماء.

• الأجسام غير المجوفة (مصمتة): مثل المسمار: تكون كتلته أكبر مقارنة بحجمه فتزداد كثافته، وينغمر في الماء.

س: سم الأداة المستخدمة لقياس كثافة السوائل؟

ج: الهيدروميتر.

س: علل يطفو الزيت فوق سطح الماء؟

ج: لأن كثافة الزيت أقل من كثافة الماء.

س: علل يطفو مكعب من الجليد فوق سطح الماء؟

ج: لأن كثافة مكعب من الجليد أقل من كثافة الماء.

س: علل طنجرة الألمنيوم تطفو في حوض الماء؟

ج: لأن طنجرة الألمنيوم جسم مجوف وكثافتها أقل من كثافة الماء.

س: علل قطعة الألمنيوم تنغمر في حوض الماء؟

ج: لأن قطعة الألمنيوم جسم غير مجوف (مصمت) وكثافتها أكبر من كثافة الماء.

س: اذكر نص قاعدة أرخميدس؟

ج: الأجسام المغمورة كلياً أو جزئياً في مائع تتأثر بقوة طفو تساوي وزن المائع المُزاح

مثال: إذا أخذنا قطعة من الألمنيوم؛ ثم قمنا بوزنهاP ثم أعدنا وزنها وهي مغمورة في سائل

نلاحظ أن:

وزنها في السائل أقل من وزنها في الهواء.

بسبب:

أن الجسم قد خسر جزءاً من وزنه نتيجة لدفع السائل له إلى أعلى.

قوة الطفو = وزن الجسم في الهواء – وزن الجسم في المائع = وزن المائع المُزاح

حيث أن:

قوة الطفو

وزن الجسم الحقيقي (في الهواء) الناشئ عن جذب الأرض للجسم.

وزن الجسم في المائع.

مهم:

تطبق قاعدة أرخميدس على جميع الأجسام المغمورة بغض النظر عن شكل الجسم ونوع المائع.

س: فسر الاختلاف الحاصل في وزن السائل المزاح عند إجراء التجربة التالية:

قطعتا نقود متماثلتان غمرت إحداهما في الماء والثانية في الزيت؛ فكان حجم السائل المزاح متساوياً في الحالتين؛ لكن وزن الماء المُزاح أكبر من وزن الزيت المزاح؟

ج: بسبب اختلاف كثافة السائلين، فكثافة الماء أكبر من كثافة الزيت؛ وبما أن قوة الطفو تساوي وزن المائع (السائل) المزاح؛ فقوة الطفو في الماء أكبر من قوة الطفو في الزيت.

س: ماذا تحدد العلاقة بين قوة الطفو والوزن للأجسام المغمورة في سائل؟

ج: تُحدد الموضع الذي يستقر عنده الجسم داخل السائل.

س: صنف سلوك الأجسام المغمورة في سائل؛ اعتماداً على قوة الطفو؟

• جسم كثافته أكبر من كثافة السائل: الإجابة:

1. يهبط للأسفل.
2. يستقر في القاع.
3. قوة الطفو أقل من قوة الوزن.

• جسم كثافته مساوية لكثافة السائل: الإجابة:

1. يبقى معلقاً في السائل.
2. قوة الطفو مساوية قوة الوزن.

• جسم كثافته أقل من كثافة السائل: الإجابة:

1. يتحرك إلى الأعلى.
2. يستقر على السطح (يطفو).
3. ينغمر جزء منه في السائل.
4. قوة الطفو أكبر من قوة الوزن.

س: اذكر مثال على جسم يحدث له الانغمار الجزئي (أي الأجسام تطفو على سطح المائع)؟

ج: كرة القدم الموضوعة في الماء، فإن جزءاً منها يطفو على سطح المائع

الجدول التالي يبين حالات قاعدة أرخميدس:

قوة الطفو	حالة الجسم
	ينغمر ويهبط في المائع
	يبقى معلقاً في المائع
	يطفو جزء منه فوق سطح المائع

الأجسام في المائع:

• مغمورة كلياً: حجم السائل المزاح = حجم الجسم.
• مغمورة جزئياً: حجم السائل المزاح = حجم الجزء المغمور.

وزن السائل المزاح = قوة الطفو

س: عدد بعض تطبيقات قاعدة أرخميدس (قوة الطفو)؟

الإجابة:

1. الغواصة.
2. السفينة.
3. المنطاد.
4. بالونات الطقس.

س: عدد مميزات السفينة التي جعلتها تطفو على سطح الماء؟

الإجابة:

تتأثر السفينة التي تطفو على سطح الماء بقوتين رأسيتين: (الوزن للأسفل وقوة الطفو للأعلى)

السفينة متزنة؛ لأن القوتين متساويتان في المقدار.

تطفو السفينة أي أن قوة الطفو > وزن السفينة.

1. السفينة عبارة عن جسم مجوف.
2. تجويف السفينة يسبب زيادة حجمها والتقليل من متوسط كثافتها.
3. كثافة السفينة أقل من كثافة الماء.

حسب قاعدة أرخميدس:

قوة الطفو = وزن السائل (الماء) المُزاح.

أي أن: وزن الماء المزاح يساوي وزنها.

س: وضح كيف تنشأ قوة الطفو في بالونات الطقس؟

الإجابة:

1. تملأ بالونات الطقس بغاز الهيليوم: ((غاز الهيليوم كثافته أقل من كثافة الهواء)).
2. يتأثر البالون بقوة طفو إلى الأعلى أكبر من وزنه.
3. يرتفع إلى طبقات الجو العليا.

يتم جمع المعلومات عن الطقس عن طريق الأجهزة التي يحملها.

س: أجرت طالبة تجربة استخدمت فيها كأسين؛ إحداهما فيها ماء عذب والأخرى فيها ماء مالح، والشكل يبين النتيجة التي حصلت عليها الطالبة؛ عندما وضعت البيضة نفسها في الكأس الأولى ثم في الكأس الثانية:

• س: أي الكأسين يوجد فيها الماء المالح؟

ج: الماء المالح في الكأس الأولى (على اليمين).

• س: ما العلاقة بين قوة الطفو وكثافة السائل؟

ج: تزداد قوة الطفو بازدياد كثافة السائل.

س: علل السباحة في مياه البحر الميت أكثر سهولة من السباحة في مياه البرك أو حتى مياه البحار الأقل ملوحة؟

ج: بسبب ملوحته العالية حيث أن الأجسام تطفو على سطحه.

مثال: سقط حجر يزن (4N) في حوض مائي احسب وزن هذا الحجر في الماء إذا كانت قوة الطفو المؤثرة فيه (1N)؟

الحل:

قوة الطفو = وزن الجسم في الهواء – وزن الجسم في السائل.

1 = 4 – وزن الجسم في السائل.

• وزن الجسم في السائل = 4 – 1
• وزن الجسم في السائل = 3N.

س: ما العلاقة بين قوة الطفو والوزن للأجسام الطافية على سطح السائل؟

ج: للجسم الطافي تكون قوة الطفو أكبر من وزن الجسم.

س: علل تتعرض السفينة المحملة بحمولتها القصوى للغرق عند انتقالها من ماء البحر إلى النهر؟

ج: لأن ماء النهر أقل كثافة من ماء البحر؛ فيزداد حجم الجزء المغمور من السفينة في الماء عند انتقالها إلى ماء النهر.

((إذا كان وزن السفينة كبير؛ يمكن أن تصبح قوة الطفو غير كافية لإبقاء السفينة طافية تغرق))

مثال (1):

كتلته g (24) وحجمه (80cm³) ما مقدار كثافته؟ وهل يطفو فوق الماء؟

الإجابة:

الجسم يطفو فوق سطح الماء؛ لأن كثافته أقل من كثافة الماء.

مثال (2):

جسم كتلته g (40) وحجمه (20cm³) ما مقدار کثافته؟ وهل يطفو فوق الماء؟

الإجابة:

الجسم ينغمر في الماء؛ لأن كثافته أكبر من كثافة الماء.

مثال (3):

جسمان (أ، ب) متساويان في الحجم، ومن مادتين مختلفتين يطفوان على سطح الماء:

س: (1) قارن بين حجم السائل المزاح للجسمين؟

الإجابة:

أ=

• m= 50 g
• V= 80 cm³

ب=

• m= 30 g
• V= 80 cm³

في الجسم (أ) حجم الجزء المغمور من الجسم في الماء أكبر من حجم الجزء المغمور في الجسم (ب)

حجم السائل المزاح للجسم (أ) أكبر من الجسم (ب).

س: (2) احسب كثافة الجسم (أ)، وهل يطفو الجسم فوق الماء؟

الإجابة:

الجسم يطفو فوق سطح الماء؛ لأن كثافته أقل من كثافة الماء.

س: (3) احسب كثافة الجسم (ب)، وهل يطفو الجسم فوق الماء؟

الإجابة:

الجسم يطفو فوق سطح الماء؛ لأن كثافته أقل من كثافة الماء

(4) استنتج كيف يتغير حجم الجزء المغمور من الجسم مع تغير كثافة الجسم؟

الإجابة:

كثافة الجسم (أ) أكير من كثافة الجسم (ب).

في الجسم (أ) حجم الجزء المغمور من الجسم في الماء أكبر حجم الجزء المغمور في الجسم (ب)

كلما زادت كثافة الجسم زاد حجم الجزء المغمور من السائل.

مثال: تزن قطعة خشب في الهواء (10) وعند وضعها داخل الماء فإنها تستقر على السطح؛ س: حدد مقدار:

• قوة الطفو؟

الحل:

بما أن القطعة تستقر على سطح الماء فإن:

قوة الطفو = وزن القطعة في الهواء.

قوة الطفو = N 10.

• وزنها في الماء:

الحل:

قوة الطفو = وزن الجسم في الهواء – وزن الجسم في السائل

10 = 10 – وزن الجسم في السائل.

وزن الجسم في السائل = 10 – 10.

وزن الجسم في السائل = 0N.

أسئلة مهمة

السؤال الأول: اختر الإجابة الصحيحة فيما يلي:

جميع العوامل الآتية تؤثر في الكثافة ما عدا:

• أ- الزمن.
• ب- الكتلة.
• ج- نوع المادة.

العالم الذي فسر عملية طفو الجسم وانغماره:

• أ- أرهينيوس.
• ب- أرخميدس.
• ج- لويس.

كتلة المادة الموجودة لكل وحدة حجم هي:

• أ- الكتلة.
• ب- الحجم.
• ج- الكثافة.

السؤال الثاني: علل يطفو الفلين على سطح الماء؟

السؤال الثالث: صنف كثافات المواد الآتية حسب الجدول الآتي:

(1,02 – 9,8 – 0,002 – 0,92 – 0,25 – 1,22)g/cm³

مواد تطفو فوق الماء	مواد تنغمر في الماء

السؤال الرابع: جسم كتلته g (60) وحجمه (20cm³) ما مقدار كثافته؟ وهل يطفو فوق الماء؟

السؤال الخامس: إذا كانت كتلة الجسم بالكيلو غرام وحجمه بالمتر المكعب فما وحدة قياس الكثافة؟

السؤال السادس: جسم كتلته g (36) وحجمه (60cm³) ما مقدار كثافته؟ وهل يطفو فوق الماء؟

السؤال السابع: أثرت قوة مقدارها (300N) في الأسطوانة الصغرى لمكبس سوائلي مساحتها (0,1m²) احسب الوزن الذي يمكن رفعه بوساطة الأسطوانة الكبرى إذا كان مساحتها (1m²)؟

السؤال الثامن: احسب مقدار الضغط الواقع على حذاء شخص يزن (800N) علماً أن مساحة الحذاء الواحد (m² 0,02) عندما:

1. يقف على قدميه؟
2. يقف على قدم واحدة؟

السؤال التاسع: حجر يزن (10N) وعند غمره بالماء يصبح وزنه (7N) احسب ما يلي:

1. احسب قوة الطفو؟
2. احسب وزن الماء المزاح؟

⇐ وأوصيك أيضًا بمراجعة: حل أسئلة الوحدة 2 «الذرة والجدول الدوري» علوم 8 أساسي «أردني» الفصل الأول