الطفو المحايد

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "Neutral buoyancy" – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( نوفمبر 2022 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

تحدث الطفو المحايد عندما تكون الكثافة المتوسطة للجسم مساوية لكثافة السائل الذي ينغمس فيه، مما يؤدي إلى موازنة قوة الطفو لقوة الجاذبية التي قد تتسبب بخلاف ذلك في غرق الجسم (إذا كانت كثافة الجسم أكبر من كثافة السائل الذي ينغمس فيه) أو ارتفاعه (إذا كانت أقل). الجسم الذي يتمتع بطفو محايد لن يغرق ولن يرتفع. ^[1]

في الغوص ، تعد القدرة على الحفاظ على الطفو المحايد من خلال التنفس المتحكم فيه، والوزن الدقيق، وإدارة معوض الطفو مهارة مهمة. يحافظ الغواص على الطفو المحايد من خلال التصحيح المستمر، وعادةً من خلال التنفس المتحكم فيه، حيث أن الطفو المحايد هو حالة غير مستقرة لجسم قابل للضغط في سائل.

اكتشف عالم الرياضيات أرخميدس الكثير من كيفية عمل الطفو منذ أكثر من 2000 عام. في بحثه، اكتشف أرخميدس أن الجسم يطفو بقوة تساوي وزن الماء الذي يزيحه الجسم. بعبارة أخرى، فإن القارب القابل للنفخ الذي يزيح 100 رطل (45 كيلوجرامًا) من الماء مدعوم بنفس القدر من القوة. يُعرف الجسم الذي يطفو في سائل بأنه طافٍ إيجابيًا . الجسم الذي يغرق في القاع يكون طافيًا سلبيًا ، بينما الجسم الذي يظل متوازنًا عند نفس المستوى في السائل يكون طافيًا محايدًا . تم تطوير طرق لضبط الطفو لإنتاج معدات مثل سترة النجاة القابلة للنفخ ، والتي تمتلئ بالغاز وتساعد في تقليل الكثافة المتوسطة للشخص، مما يساعد في الطفو والسباحة، بالإضافة إلى بعض معدات الغوص (بما في ذلك الغواصات والغواصات ) التي تحتوي على غرف هواء قابلة للتعديل الحجم لتنظيم الطفو.

الطفو مهم في العديد من المجالات. يتم تصميم القوارب والسفن والطائرات المائية بطريقة تضمن بقائها طافية. تتمتع الغواصات بطفو يمكن التحكم فيه لجعلها تغوص وترتفع عند الطلب. تم تطوير العديد من الأشياء مع وضع الطفو في الاعتبار، مثل سترات النجاة والعوامات .

الطفو ضروري لمعظم الرياضات المائية . يعرف العديد من السباحين أن هناك طرقًا سهلة للطفو على السطح، مثل الاستلقاء على الظهر أو حبس النفس بالكامل. يصبح الطفو ملحوظًا عندما يحاول السباح الغوص إلى قاع المسبح، وهو ما قد يتطلب جهدًا. يتعامل الغواصون مع العديد من مشكلات الطفو، حيث يجب أن يعرف الغواصون كيفية الطفو والتحليق والغوص في الماء. غالبًا ما يرتدي الغواصون أوزانًا من الرصاص لمقاومة الطفو الإيجابي لأجسامهم ومعداتهم.

الغازات هي أيضًا سوائل، وبالتالي يمكن أيضًا تقليم الأشياء العائمة في الهواء لتكون محايدة الطفو. يستخدم البالون الساخن الذي لا يغرق ولا يرتفع كثافة أقل من الهواء الساخن مقارنة بكثافة الهواء المحيط لإنتاج قوة دفع كافية للأعلى لموازنة وزن السلة ومحتوياتها.

يحتاج هذا القسم إلى التوسع بإضافة: Airships. يمكنك المساعدة عن طريق الإضافة إليه. ( فبراير 2024 )

تُستخدم الطفو المحايد على نطاق واسع في تدريب رواد الفضاء استعدادًا للعمل في بيئة انعدام الجاذبية في الفضاء. تحتفظ وكالة ناسا وبرنامج الفضاء الروسي بمرافق يتفاعل فيها المتدربون من رواد الفضاء المجهزين بمعدات فضائية مجسمة، بمساعدة الغواصين. في مختبر أنظمة الفضاء بجامعة ماريلاند ، يتم استخدام خزان الطفو المحايد بشكل مماثل لتقييم أداء الروبوتات الفضائية النموذجية.

في سائل ساكن، عندما يكون للجسم طفو محايد، لا توجد قوة صافية تجعله يطفو أو يغرق. أي قوة مطبقة ستجعله يتحرك في اتجاه القوة. إذا لم يكن له زخم، فسيظل بلا حركة.

تتحكم مثانة السباحة لدى الأسماك في الطفو من خلال تعديل كمية الغاز في مثانة السباحة، مما يسمح لها بتحقيق طفو محايد عند أعماق مختلفة. عندما تصبح الكثافة الكلية للسمكة أعلى أو أقل من كثافة المياه المحيطة بسبب تغير حجم مثانة السباحة بعد الصعود أو النزول، يمكنها تصحيح هذا الاختلاف بمرور الوقت من خلال عملية فسيولوجية تتضمن امتصاصًا وإخراجًا متحكمًا للغازات عبر الدورة الدموية والخياشيم والغدة المجاورة لمثانة السباحة.

يظهر الدماغ البشري طفوًا محايدًا تقريبًا نتيجة لتعليقه في السائل النخاعي . تبلغ الكتلة الفعلية للدماغ البشري حوالي 1400 جرام؛ ومع ذلك، فإن الوزن الصافي للدماغ المعلق في السائل النخاعي يعادل كتلة 25 جرامًا. وبالتالي، يوجد الدماغ في طفو محايد تقريبًا، مما يسمح للدماغ بالحفاظ على كثافته دون أن يتأثر بوزنه، مما قد يقطع إمداد الدم ويقتل الخلايا العصبية في الأقسام السفلية.

• الفئة: أحواض الطفو المحايدة