لماذا لا يظهر وزن الهواء على الميزان

هل سألت نفسك يوما لماذا لا يظهر وزن الهواء على الميزان مع انه يغمرنا وحولنا في كل مكان فمثلا إذا وضعت قارورة كبيرة فارغة وبطبيعة الحال هي ممتلئة بالهواء على الميزان فان قراءته ستعطي وزنها أو بالأحرى كتلتها ولا يظهر وزن الهواء بداخلها مع يقيننا بوجوده فلماذا يحدث ذلك؟
الإجابة ببساطة بسبب قوة الطفو التي تتعرض لها القارورة وما بداخلها فحسب قاعدة ارخميدس فان الجسم المغمور في مائع (سائل أو غاز أو ما بينهما) يفقد من وزنه بقدر وزن الحجم المزاح أي بقدر وزن حجمه إذا كان مغمورا كليا كما في المثال فالقارورة مغمورة بالهواء الخارجي المحيط المتساوي بالكثافة مع الهواء بداخلها وبالتالي فان محصلة قوته على الميزان هي لا شيء أو صفر وقد يحتج البعض بمثال مشابه بأننا لو وضعنا كرة منفوخة جيدا على الميزان لحصلنا على وزن اكبر لها فيما لو كانت بنفس حجمها ولكنها غير منفوخة بشدة إذن فالفرق في الوزن هو للهواء داخل الكرة وهذا صحيح تماما ولا يناقض المثال السابق بل يعززه فهذه الزيادة في الوزن ناتجة عن كون كثافة الهواء المضغوط داخل الكرة المنفوخة جيدا اكبر من كثافة الهواء الخارجي وهو بذلك أصبح وسطا مختلفا أثقل من الهواء في الخارج ولا يفقد كل وزنه بسبب قوة الطفو بل جزأ منها مما يؤدي لظهور الفرق الزائد في قراءة الميزان. إذن فكلما كبر حجم الجسم على الميزان قلت الدقة في وزنه الحقيقي فعلى سبيل المثال فان قطعة من الحديد تزن 20 كيلوغرام هي في الواقع اقل وزنا بقليل من قطعة من الخشب بنفس الوزن كما يظهر الميزان لان قوة الطفو على قطعة الخشب اكبر بسبب أن حجمها اكبر ولمعرفة وزن الجسم الدقيق عليك معرفة حجمه وضربه بكثافة الهواء وإضافة الناتج لقراءة الميزان.
ولتلمس بنفسك تأثير وضخامة قوة الطفو في وسط آخر عالي الكثافة مقارنة بالهواء وهو الماء الذي تعادل كثافته حوالي 800 مرة كثافة الهواء وبالتالي يرتفع تأثير قوة الطفو فيه بنفس النسبة قم بالتجربة التالية:
امسك بدلو بلاستيكي خفيف وكبير الحجم وحاول أن تدفعه للأسفل داخل الماء وتغمره حتى حافته العليا دون أن تسمح للماء بالتسرب داخله ستجد انك بحاجة لبذل قوة تعادل القوة اللازمة لحمله وهو مليء بالماء مع فارق بسيط وهو وزن الدلو الفارغ.
قوة الطفو هذه هي التي تبقي السفن العملاقة وحاملات الطائرات التي تزن مئات الألوف من الأطنان عائمة على سطح الماء في البحار والمحيطات ولكنها لا تسمح بذلك لإبرة صغيرة.
عاهد علي الخطيب
محاضر- جامعة الملك سعود