حاسبة تجربة الطفو
جسم كتلته 2 كغ وكثافته 500 كغ/م³ مغمور كليًا في ماء كثافته 1000 كغ/م³ يتلقى قوة طفو 39.24 نيوتن مقابل وزن 19.62 نيوتن، فيطفو. أدخل الكتلة والكثافتين لتحصل على الحجم والقوى والحكم. مجاني في متصفحك.
- مجاني
- يعمل في متصفحك
- دون تسجيل
- بياناتك لا تغادر جهازك
شغّل الأداة مجانًا
مثال محلول
- الكتلة
- 2
- الكثافة
- 500
- كثافة المائع
- 1,000
- الجاذبية
- 9.81
- حجم الجسم
- 0.004
- الحجم المزاح
- 0.004
- الوزن
- 19.62
- قوة الطفو
- 39.24
تحوّل حاسبة تجربة الطفو ثلاث قياسات مختبرية —كتلة الجسم وكثافة الجسم وكثافة المائع— إلى الكميات التي يسجّلها عملي الفيزياء فعلًا: حجم الجسم، والحجم المزاح عند غمر كامل، وقوة الطفو، والوزن الحقيقي، والوزن الصافي الظاهر، والقوة الصافية بلا قيد، وحكم الطفو أو الغوص. أدخل الكتلة بالكيلوغرام والكثافتين بالكيلوغرام لكل متر مكعب؛ وما لم تستبدل الجاذبية يستخدم الحلّال 9.81 مترًا لكل ثانية مربعة. الحجم هو الكتلة مقسومة على كثافة الجسم. ثم يعطي أرخميدس قوة الطفو كثافة المائع مضروبة في ذلك الحجم مضروبة في g. الوزن الصافي هو قراءة الميزان الظاهرية بعد الغمر، الوزن الحقيقي ناقص قوة الطفو، والقوة الصافية هي قوة الطفو ناقص الوزن، مع اتخاذ الاتجاه إلى الأعلى موجبًا. تطفو العينة عندما تكون أقل كثافة من المائع، وتغوص عندما تكون أكثف، وتكون في طفو محايد عندما تتطابق الكثافتان.
ماذا تقيس تجربة الطفو ولماذا تقرر الكثافات الطفو أو الغوص
تطرح تجربة مختبر للطفو سؤالًا قصيرًا خداعًا: إذا دُفع هذا الجسم بالكامل تحت هذا السائل، فأي قوة يبذلها السائل، وماذا يقرأ ميزان مغمور، وهل يصعد الجسم أو يعلق أو يسقط عند إفلاته؟ يجيب مبدأ أرخميدس عن الجزء الأول. يتعرض جسم مغمور في مائع لقوة طفو صاعدة تساوي وزن المائع الذي يزيحه.
عند غمر كامل يكون الحجم المزاح هو الحجم الخارجي للجسم. وليست تلك الحجم قياسًا إضافيًا عندما تعرف الكتلة والكثافة سلفًا: الحجم يساوي الكتلة مقسومة على كثافة الجسم، بشرط أن تكون الكثافة موجبة تمامًا. اضرب كثافة المائع المحيط في ذلك الحجم وفي تسارع الجاذبية لتحصل على قوة الطفو.
الوزن الحقيقي هو الكتلة في g. الوزن الصافي الظاهر، أي القراءة التي يُظهرها دينامومتر نابضي والجسم ممسوك بالكامل تحت السائل، هو الوزن الحقيقي ناقص قوة الطفو. القوة الصافية بلا قيد هي الفرق المعاكس، قوة الطفو ناقص الوزن، مع اتفاقية أن القيمة الموجبة تعني دفعًا صافيًا إلى الأعلى.
تكفي مقارنة الكثافتين لتصنيف النتيجة دون صيغة ثانية. إذا كانت كثافة الجسم أصغر من كثافة المائع، تفوق قوة الطفو الوزن، وتكون القوة الصافية إلى الأعلى، ويكون الوزن الصافي سالبًا لأن الرباط يكون في شد، ويطفو الجسم. إذا كانت كثافة الجسم أكبر، تغوص العينة، وتكون القوة الصافية إلى الأسفل، ويكون الوزن الصافي وزنًا ظاهرًا موجبًا.
الكثافات المتساوية تنتج طفوًا محايدًا: القوة الصافية والوزن الصافي كلاهما صفر. لذلك لا تحتاج التجربة إلى شبكة ديناميكا موائع حاسوبية؛ ثلاثة أعداد منتهية واتفاقية إشارة واضحة تستعيد تقرير المختبر بأكمله. الكثافة الصفرية أو السالبة تجعل الحجم غير معرّف أو غير فيزيائي، لذا تُرفض تلك المدخلات بدل إرجاع Infinity أو NaN صامت لا يستطيع المصحح تفسيره.
نصائح عملية ووحدات وحدود ومتى تستخدم أداة التجربة هذه
أبقِ الكتلة والكثافات والجاذبية ضمن النطاق المطلق المنشور حتى لا تفيض جداءات الحجم والقوة إلى نتيجة غير منتهية يجب أن يرفضها الحلّال. استخدم منظومة وحدات متسقة: الكيلوغرام والكيلوغرام لكل متر مكعب والمتر لكل ثانية مربعة تعطي نيوتن في كل حقل قوة. الغرام والسنتيمتر يتطلبان g متسقًا بالسنتيمتر لكل ثانية مربعة إن أردت داين.
لا تحوّل هذه الأداة الوحدات ولا تأخذ الحجم المزاح مدخلًا مستقلًا. فضّلها عندما تعطي ورقة تمارين أو مختبر كتلة الجسم مع كثافتين وتسأل إن كانت العينة تطفو، وما الوزن الظاهر، وما قوة الطفو عند الغمر. إذا كنت تعرف أصلًا كثافة المائع والحجم المزاح وg وتحتاج فقط F_b مساويًا لـ rho في V في g، فتلك بحثة أخرى وحاسبة أخرى.
عند التدريس، اقرن أمثلة: كيلوغرامان من الخشب عند خمسمائة كيلوغرام لكل متر مكعب في ماء بألف كيلوغرام لكل متر مكعب يعطيان قوة صافية موجبة ويطفوان؛ وقطعة معدنية أكثف بالكتلة نفسها تعطي وزنًا صافيًا ظاهرًا موجبًا وتغوص. تستهدف هذه الصفحة من يبحث عن حاسبة تجربة طفو أو أداة طفو أو غوص أو معين مختبر للحجم المزاح والوزن الصافي؛ وليست حزمة هيدروستاتيكا سفن ولا حلّال CFD.
حالات الاستخدام
تقارير مختبر مدرسي لتجربة الطفو
يُدخل الطلاب الكتلة المقاسة والكثافتين من خزان الغمر، ثم ينسخون الحجم المزاح وقوة الطفو والوزن الصافي الظاهر وحكم الطفو أو الغوص إلى تقرير المختبر.
مراجعة واجبات مسائل أرخميدس النصية
ورقة تعطي كتلة الجسم وكثافة الجسم وكثافة المائع تُقابل بغمر حتمي: F_b والوزن الصافي والقوة الصافية وما إذا كان الجسم يطفو.
الأسئلة الشائعة
كيف تقرر حاسبة التجربة إن كان الجسم يطفو؟
تقارن الكثافات بعد غمر كامل. إذا كانت كثافة الجسم أصغر من كثافة المائع تفوق قوة الطفو الوزن وتكون floats صحيحة. إذا كانت أكبر يغوص الجسم. الكثافات المتساوية تُبلَّغ كطفو محايد.
ما الوزن الصافي مقابل القوة الصافية في هذه التجربة؟
الوزن الصافي هو قراءة الميزان الظاهرية أثناء الغمر الكامل: الوزن الحقيقي ناقص قوة الطفو. القوة الصافية هي قوة الطفو ناقص الوزن، مع الأعلى موجبًا. لهما المقدار نفسه والإشارة المعاكسة.
ماذا يحدث إذا كانت الكثافة صفرًا أو سالبة؟
يجب أن تكون كثافة الجسم وكثافة المائع موجبتين تمامًا؛ الصفر يجعل الحجم غير معرّف والكثافة السالبة ليست فيزيائية في هذا النموذج.
أي وحدات يجب أن أستخدم للكتلة والكثافة والجاذبية؟
أي مجموعة متسقة. وحدات SI (kg، kg/m³، m/s²) تعطي نيوتن. الجاذبية تساوي 9.81 عند حذفها. لا تحوّل الأداة الوحدات؛ تطبق صيغ أرخميدس على الأعداد التي تقدّمها.
ماذا تعني الكثافة النسبية في النتيجة؟
هي كثافة الجسم مقسومة على كثافة المائع. إذا كانت أقل من واحد يطفو الجسم، وإذا زادت يغوص، وإذا ساوت واحدًا تمامًا يبقى معلقًا، وفي مثال 500 و1000 تساوي 0.5.
أدوات ذات صلة
للمطوّرين — الوصول عبر API
كل ما في هذه الصفحة متاح برمجيًا. هذا القسم موجّه للفرق التقنية التي تريد ربط الأداة بأنظمتها الخاصة؛ بقية المستخدمين يمكنهم استخدام الأداة أعلاه مباشرة دون الحاجة لقراءة ما يلي.
الـEndpoint
صادِق على طلبك بترويسة Bearer، وأرسل طلب POST واحدًا لتدخل مهمتك قائمة التنفيذ فورًا؛ ثم تستلم النتيجة عبر webhook أو رابط موقّع.
استدعِ الخدمة من بيئتك
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/buoyancy-experiment \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"mass":2,"density":500,"fluid_density":1000}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/buoyancy-experiment", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"mass": 2,
"density": 500,
"fluid_density": 1000
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/phys/buoyancy-experiment",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"mass": 2,
"density": 500,
"fluid_density": 1000
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/buoyancy-experiment", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"mass":2,"density":500,"fluid_density":1000}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"mass":2,"density":500,"fluid_density":1000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/buoyancy-experiment", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)مثال على الطلب
{
"mass": 2,
"density": 500,
"fluid_density": 1000
}مثال على الاستجابة
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.buoyancy_experiment",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}الواجهة غير متزامنة: تستلم task_id فور الإرسال، ويمكنك الاستعلام عن الحالة بمعدل طلب واحد في الثانية.
الأسعار
السعر معلن كما تراه: لا tokens ولا نظام نقاط؛ وإن فشلت المهمة فلن تُحاسَب عليها.
الحدود
max_abs | 1000000000000 |
الأخطاء
| HTTP | الرمز | المعنى |
|---|---|---|
401 | unauthorized | مفتاح الوصول مفقود أو غير صالح؛ تحقق من ترويسة Bearer في طلبك. |
402 | insufficient_balance | رصيدك لا يكفي لتنفيذ هذه المهمة؛ أعد شحن الرصيد ثم أعد المحاولة. |
404 | unknown_type | نوع المهمة المطلوب غير موجود في الكتالوج — راجع الاسم المرسل في الطلب. |
429 | rate_limited | تجاوزت الحد المسموح من الطلبات؛ انتظر قليلًا ثم أعد المحاولة. |
ملاحظات تقنية
الكثافات الصفرية أو السالبة تفشل بـ invalid_input حتى لا تتحول القسمة على صفر أبدًا إلى Infinity. يشارك منفّذ المتصفح المجاني وواجهة API الحساب الخالص نفسه بسعر $0.002 لكل طلب ناجح.
كيف تستدعي API وماذا يحتوي رد JSON
يجب أن تكون الكتلة والكثافتان والجاذبية أكبر من الصفر تمامًا. تقدّم formula وequation وmessage وsteps أثر تعويض مقروء لدفاتر المختبر والمصححات الآلية. أرسل جسم JSON بثلاثة أعداد منتهية مطلوبة: mass (أسماء بديلة m، object_mass)، وdensity للجسم (أسماء بديلة object_density، rho، rho_object)، وfluid_density (أسماء بديلة rho_fluid، fluid_rho). Gravity اختياري (أسماء بديلة g، g_accel، gravitational_acceleration) ويساوي 9.81 عند حذفه. يجب أن تبقى القيم المطلقة ضمن الحد المنشور وهو تريليون واحد حتى تبقى الجداءات الوسيطة منتهية بدقة IEEE المزدوجة على Worker وفي المتصفح. عند النجاح تعيد الاستجابة المدخلات المقربة، وتعيّن object_volume وdisplaced_volume إلى الكتلة على كثافة الجسم، وweight إلى الكتلة في g، وbuoyant_force إلى كثافة المائع في الحجم في g، وnet_weight إلى الوزن ناقص قوة الطفو، وnet_force إلى قوة الطفو ناقص الوزن. القيمة المنطقية floats تكون صحيحة عندما لا يغوص الجسم، بما في ذلك حالة الطفو المحايد؛ وoutcome هو الوسم الثلاثي floats أو sinks أو neutrally_buoyant. specific_gravity هو كثافة الجسم مقسومة على كثافة المائع. فشل التحقق —حقول ناقصة، أعداد غير منتهية، قيم خارج الحدود المطلقة، كتلة أو جاذبية غير موجبة، أو كثافة صفرية أو سالبة— يعيد invalid_input ولا يُحاسب أبدًا. التسعير $0.002 ثابت لكل طلب ناجح بوحدة item.
نصائح عملية ووحدات وحدود ومتى تستخدم أداة التجربة هذه
فضّل إرسال أعداد JSON بدل سلاسل مسبقة التنسيق عندما تتحكم بالعميل؛ تُقبل السلاسل العددية فقط عندما تطابق نمطًا عدديًا منتهيًا صارمًا. كثافة صفرية متعمدة توضح مسار invalid_input الصارم. المهام الفاشلة التي تعيد invalid_input لا تستهلك رصيدًا مدفوعًا مسبقًا، ما يبقي السكربتات الاستكشافية رخيصة عندما يرسل المتعلمون كثافة سالبة عمدًا. فحوصات الذهاب والإياب سهلة: أعد حساب الكتلة على الكثافة ثم كثافة المائع في الحجم في g، وتأكد أن net_force يساوي buoyant_force ناقص weight ضمن التقريب نفسه إلى اثنتي عشرة خانة للحقول المنشورة.
حالات التكامل
اختبارات وحدات لحلّالات فيزياء الطلاب
ولّد حالات طفو وغوص صحيحة معروفة إضافة إلى رفض متعمد للكثافة الصفرية لقيم coding kata المتوقعة وfixtures التكامل المستمر.
أسئلة تقنية
هل حاسبة تجربة الطفو مجانية؟
أداة المتصفح مجانية وتعمل محليًا. تستخدم استدعاءات API رصيد KIT المدفوع مسبقًا بسعر $0.002 لكل طلب ناجح؛ ولا تُحاسب المهام الفاشلة.