لماذا تطفو بعض الأشياء وتغرق أخرى؟

قصة طفل أمام الماء: سفينة وحجر

في يوم صيفي حار، وقف طفل صغير على شاطئ بحيرة يتأمل ما حوله. كان يحمل في يده حجرًا صغيرًا التقطه من الأرض، وفي عينيه نظرة فضول لا حدود لها. أمامه كانت سفينة ضخمة تعبر بهدوء فوق الماء، وحولها تطفو أوراق الشجر والطيور. تساءل الطفل في نفسه: كيف يعقل أن يغرق حجري الصغير عندما أرميه، بينما تبقى هذه السفينة الثقيلة على السطح؟ هذا السؤال البسيط يقودنا إلى عالم الفيزياء العجيب الذي يشرح لنا كيف تعمل الأشياء حولنا بلغة الطبيعة.

ثم قرر الطفل أن يجرب بنفسه. ألقى الحجر في الماء، فرأى دوائر صغيرة تتشكل على سطح البحيرة قبل أن يختفي الحجر تحت الماء. أخذ قشر برتقال وألقى به أيضًا؛ لكنه ظل يطفو كبالون صغير. لم يفهم الطفل السبب، لكنه شعر بمتعة في اكتشاف شيء جديد، ولعله بداية رحلة نحو حب العلم. ويخبرنا هذا المشهد أن الأسئلة الصغيرة هي بوابة لعالم كبير من المعرفة، وأن الفضول هو أول خطوة نحو فهم القوانين التي تحكم الكون.

الكثافة والإزاحة: سر الطفو والغرق

الجواب على سؤال الطفل يكمن في مبدأ بسيط ولكنه قوي يسمى "الكثافة". الكثافة هي مقدار ما تحويه مادة معينة من كتلة في حجم محدد. فعندما تكون كثافة الجسم أقل من كثافة الماء، فإنه يطفو؛ وعندما تكون أعلى فإنه يغرق. هذا هو السبب في أن السفينة، رغم وزنها الكبير، تحتوي على تجويف ممتلئ بالهواء يجعل كثافتها الكلية أقل من كثافة الماء، فتطفو بأمان. أما الحجر الصلب، فكثافته أكبر بكثير، ولذلك يغوص مباشرة إلى القاع.

لكن الكثافة ليست وحدها العامل في هذه القصة؛ فهناك مبدأ آخر يسمى "قوة الطفو" أو "قانون أرخميدس". ينص هذا القانون على أن الجسم المغمور في سائل يتعرض لقوة دفع من الأسفل إلى الأعلى تعادل وزن السائل المزاح بواسطة هذا الجسم. عندما يرمي الطفل الحجر، فإن وزن الحجر أكبر من قوة الطفو، فيغرق. أما عندما يضع قشرة البرتقال، فإن الهواء داخل القشرة يقلل من وزنها الفعلي، فتكون قوة الطفو أكبر، فتبقى طافية. هذه المفاهيم تشرح لنا أيضًا لماذا تطفو الأسماك بفضل الأكياس الهوائية في أجسامها، ولماذا يجب على الغواصين التحكم في الطفو عبر أحزمة وزن خاصة.

يوضح لنا هذا المثال كيف أن العلم ليس معقدًا، وإنما هو لغة لوصف ظواهر نراها كل يوم. يمكن للأطفال أن يجروا تجارب بسيطة في المنزل باستخدام حوض ماء ومجموعة مختلفة من الأشياء لمعرفة أيها يطفو وأيها يغرق. يمكنهم تسجيل ملاحظاتهم واستنتاج الأنماط، مما يساعدهم على تطوير مهاراتهم في الملاحظة والتحليل. وهكذا يصبح السؤال الأول بذرة لشغف دائم بالتعلم.

إن فهمنا لمبدأ الكثافة والإزاحة لم يكن ليحدث لولا ملاحظة علماء منذ آلاف السنين لظواهر الطفو والغرق. أرخميدس نفسه قيل إنه اكتشف قانون الطفو بينما كان يستحم، حين لاحظ أن وزنه يبدو أخف في الماء. وهذا يذكرنا بأن الاكتشافات العلمية العظيمة قد تبدأ من لحظات عفوية وفضولية. لذلك، علينا أن نشجع الأطفال على طرح الأسئلة والاستمتاع بعملية البحث عن الأجوبة.

ومن خلال هذا الفهم، يمكننا أيضًا توسيع رؤيتنا إلى مجالات أخرى. فمفهوم الكثافة لا يقتصر على السوائل بل يشمل الغازات والمواد الصلبة أيضًا. هل تساءلت يومًا لماذا يمكن لبعض البلونات أن تطير في الهواء؟ لأن الهواء الساخن أقل كثافة من الهواء البارد، مما يجعله يرتفع. وهكذا نرى أن مبدأً واحدًا يمكن أن يفسر العديد من الظواهر المختلفة، مما يجعل العلم أداة قوية لفهم العالم.

في النهاية، عندما يعود الطفل من بحيرته الصغيرة ويخبر أصدقاءه بما اكتشفه، سيبدأ حوار جديد مليء بالأسئلة والإجابات. ربما يسأله أحدهم عن الغواصات أو عن الطيور التي تستطيع الغوص ثم الخروج إلى السطح. وكل سؤال جديد سيقوده إلى رحلة جديدة في عالم العلوم. هذا هو جمال التعلم: أنه لا ينتهي أبدًا.

بالتجربة والخيال، نستطيع أن نحول الأسئلة الصغيرة إلى قصص ملهمة تقودنا إلى فهم أعمق للعالم. عندما يسأل طفلك "لماذا يطفو شيء ويغرق آخر؟"، لا تعطِه الإجابة مباشرة؛ بل شاركه التجربة ودعه يكتشف بنفسه. بذلك نبني جيلًا لا يحفظ القوانين فقط، بل يفهمها ويستطيع تطبيقها ليبتكر ويبدع في المستقبل.