لغز الميزان و كرة الطاولة

 أمامك ميزان ذو كفتين، في الجهة اليمنى إناء ماء بداخله كرة حديدية معلقة بخيط، في الجهة الأخرى إناء آخر مشابه للإناء الأول و به نفس الكمية من الماء بداخله  كرة تنس مربوطة بخيط من أسفل الإناء.

أي الجهتين سترجح و لماذا؟

Beaker ball problem

قارن تأثير قوة الطفو على الطرفين



الإجابة : سترجح الكفة التي بها الكرة الحديدية

كلا طرفي الميزان لهما عنصر مشترك و هو وزن الماء زائد وزن الإناء و لنسمه "ن"، لننظر تأثير الكرتين على وزن كل إناء:

الجهة اليمنى:

قبل أن نُدخل الكرة في الماء كان وزنها معلقا بالخيط و بالتالي فإن قوة الشد تساوي وزن الكرة في الهواء، لكن بعد أن نُدخلها في الماء فإن وزنها ينقص بفعل قوة الطفو و التي تساوى حجم الماء المزاح.

و بالتالي فإن الإناء به وزن إضافي يساوي وزن الماء المزاح بواسطة الكرة:

الوزن بالجهة اليمنى = ن + ق  

ق : قوة الطفو

الجهة اليسرى:

في هذه الجهة أيضا أزاحت الكرة نفس الكمية من الماء لكن الفرق أن الخيط مربوط بداخل الإناءو بالتالي فإن قوة الطفو تساوي قوة الشد في الخيط  أي أن قوة الطفو لن تضيف أي قوة جديدة للإناء.

فلو افترضنا مثلا أن هناك كفتين أحداهما بها كرة طاولة طافية فوق سطح الماء و الأخرى بها كرة طاولة مربوطة بخيط كما في حالتنا هذه فإن الكفتان تتساويان (إذا أهملنا طبعا وزن الخيط).

و بالتالي فإن الوزن بالجهة اليسرى يساوي = ن + ك

حيث ك هو وزن الكرة.

و بما أن الكرة طافية داخل الماء فإن وزنها أقل من وزن الماء الذي أزاحته و منه فإن الجهة اليمنى أثقل.

و قد قام أحدهم بعمل تجربة عملية و نشرها على اليوتيوب في هذا الفيديو:

 


إقرأ أيضا:

لماذا تطفو الأجسام على سطح الماء؟


أضف تعليق

أحدث أقدم