پاسخ فعالیت 8 فصل دوم فیزیک دهم

پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت ۲-۸ صفحه ۳۷ فیزیک دهم سلام! این فعالیت یک آزمایش عالی برای درک تفاوت بین **جرم، حجم و چگالی** و توضیح پدیده‌ی **شناوری** است. 😊 ### ۱. آزمایش با پوش‌برگ مچاله شده (کُره‌ی فشرده) 1.  **مشاهده/پیش‌بینی:** وقتی پوش‌برگ آلومینیومی را به شدت مچاله کرده و روی آب قرار می‌دهیم، **غرق می‌شود** و به کف ظرف می‌رود. 2.  **توضیح:** با مچاله کردن پوش‌برگ، **حجم** آن به شدت کاهش می‌یابد. اگرچه **جرم** ثابت می‌ماند، اما کاهش شدید حجم باعث **افزایش چگالی** آن می‌شود. از آنجایی که چگالی آلومینیوم (تقریباً $$\text{2700 kg}/\text{m}^3$$) بسیار بیشتر از آب ($\text{1000 kg}/\text{m}^3$) است، حتی با کمی هوای محبوس نیز، چگالی متوسط جسم **بیشتر از آب** خواهد ماند و در نتیجه **فرو می‌رود**. $$\rho_{\text{مچاله}} = \frac{m_{\text{آلومینیوم}}}{V_{\text{مچاله}}} > \rho_{\text{آب}} \implies \text{فرو رفتن}$$ --- ### ۲. آزمایش با پوش‌برگ تا شده (قایق مسطح) 1.  **مشاهده/پیش‌بینی:** وقتی پوش‌برگ را به طور مرتب تا می‌کنیم تا یک جسم کوچک‌تر و **مسطح** (یا شبیه قایق کوچک) بسازیم و به آرامی روی آب قرار می‌دهیم، **شناور می‌ماند**. 2.  **توضیح:** اگرچه جرم و چگالی آلومینیوم ثابت است، اما شکل مسطح و پهن باعث می‌شود که:     * **الف) افزایش حجم جابه‌جا شده:** پوش‌برگ تا شده بخش بسیار زیادی از آب را **جابه‌جا** می‌کند، به طوری که حجم آب جابه‌جا شده (که نیروی شناوری را تأمین می‌کند) برابر یا بیشتر از حجم واقعی پوش‌برگ است.     * **ب) چگالی متوسط کم:** شکل قایقی/مسطح باعث می‌شود که هوای زیادی در زیر پوشش محبوس شود و این هوای محبوس شده باعث می‌شود که **چگالی متوسط کل سیستم (آلومینیوم + هوای محبوس)** از چگالی آب **کمتر** شود. $$\rho_{\text{متوسط (تا شده)}} = \frac{m_{\text{آلومینیوم}}}{V_{\text{بیرونی}}} < \rho_{\text{آب}} \implies \text{شناور ماندن}$$ **نتیجه‌گیری:** این آزمایش ثابت می‌کند که شناوری یک جسم فقط به **چگالی متوسط** آن وابسته است، نه صرفاً به چگالی ماده‌ی سازنده‌اش. یک کشتی غول‌پیکر فولادی به این دلیل شناور می‌ماند که شکل آن تضمین می‌کند چگالی متوسط آن (شامل حجم زیادی از هوا) کمتر از آب دریا باشد.