ما هو ضغط الموانع [الأرشيف] - منتديات الامام الغزالي التعليمية

حسن كيماوي

17 - 12 - 2007, 12:21 AM

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته:
اختي الفاضلة عسولة 2***حياك الله في منتدانا
ميكانيكا الموائع السكونية

يقصد بالمائع الساكن ذاك الذي لا يتحرك (هناك حركة بين جزيئات المائع ولكن المقصود أنه لا توجد حركه لكتل جاهرية من المائع)، ويمكن تعريف المائع بأنه: المادة التي فيها قوى التماسك ضعيفة وغير قادرة على حفظ شكل معين للمادة، لذا تتحول الجزيئات وتأخذ شكل الوعاء التي توضع فيه،وينطبق هذا التعريف على السوائل والغازات - الزئبق هو المعدن الوحيد الذي يتواجد في حالة السيولة ضمن درجة حرارة الغرفة ويعد مائعاً-، فالموائع سهلة الاستجابة للقوى الخارجية التي تحاول تغيير شكلها.

*هناك حالة رابعة للمادة تسمى البلازما حيث تكون فيها المادة عبارة عن مزيج من الأيونات الإلكترونات والذرات والجزيئات المتعادلة.

ضغط السائل:

يعرف الضغط بأنة: القوة المؤثرة عمودياً في وحدة المساحة.

يعتمد الضغط على مقدار القوة المؤثرة وعلى مساحة السطح الخاضع لهذه القوة فالضغط يتناسب طردياً مع القوة (ض α ق) وعكسياً مع المساحة (ض α 1/أ) أي أن ض = ق/أ..؛ ض: الضغط، ق: القوة العمودية على المساحة (أ). وبناءاً على ذلك تكون وحدة قياس الضغط ]ض[ =]ق[ /]أ[ أي أن

وحدة الضغط = نيوتن/ (م)2 ç باسكال.

فإذا أثرت قوة مقدارها 1 نيوتن على مساحة مقدارها 1م2 فإن الضغط الناتج منها يساوي 1 باسكال، وهذا هو تعريف الباسكال.

علل: في السوائل تنشأ قوى عمودية على أسطح الأجسام المغمورة بداخلها وكذلك قوى عموديه على جدران الأوعية؟؟

- يعود السبب في ذلك إلى خاصية جريان السائل.

والوزن يعتبر قوة أي أن للوزن ضغط إذا أثر على مساحة معينة والسوائل لها كتل وبالتالي أوزان. ونعلم أن الجسم المغمور في سائل يعوض لوزن السائل الموجود فوقه وبالتالي يزداد الضغط على هذا الجسم كلما زادت كتلة السائل فوقه أي كلما زاد عمق الجسم داخل السائل، ولكل سائل كثافته خاصة به يتحدد بمعرفتها وبمعرفة حجم السائل مقدار كتلته وبالتالي وزنه،

ث= ك/ ح كغم/ م2 ؛ ث: الكثافة، ك: الكتلة، ح: الحجم

ولو أخذنا سائلاً ساكناً في وعاء وتخيلنا مقطع مساحة صغير مثلاً (Δ أ) بشكل موازن لسطح السائل وعلى عمق ( ل) فإن الضغط الواقع على هذا المقطع يعطى بالعلاقة (ض= ق/ Δ أ)، ق: قوة تأثير السائل على المساحة = وزن العمود الواقع فوقها

ق= وزن عمود السائل فوق Δ أ

= كتلة عمود السائل× تسارع الجاذبية الأرضية

--------------------------------------------------------------------------------
= ح×ث×جـ لكن ض = ق / Δ أ ض = ح ث جـ / أ

ض= أ ل ث جـ / أ

ض= ل×ث×جـ ………………(2)

يتضح من هذه المعادلة أن ضغط السائل عند أي نقطة داخلة يعتمد على:

عمق النقطة (ارتفاع السائل)

كثافة السائل

تسارع الجاذبية الأرضية

وإذا أخذنا باعتبارنا تأثير الضغط الجوي وليكن ضَ، فإننا نضيفه إلى ضغط السائل على تلك النقطة فيكون الضغط

ض= ض0+ ل ث جـ ؛ ض0 تشير إلى قيمة الضغط الجوي.

ولأن السائل فلا بد من أن تكون القوى التي ينشئها الضغط السائل على سطح جسم مغمور فيه متعامدةً معه، حيث لا توجد أي قوى توازن القوى الموازية للسطح إن وجدت لأن السائل ساكن.

مثال: يزن رجل 660 نيوتن، احسب مقدار الضغط الذي يؤثر فيه على قاعدة حذائه وهو واقف إذا علمت أن مساحتها (3**) سم2

المعطيات: ق=660 أ=3** =3**×10 _4

ض=ق÷ أ

= 660÷3**× 10-4

= 2.2×10-4 نيوتن/م2

سؤال: علل ما يلي:

1.تصنع المسامير بحيث يكون أحد أطرافها مدبباً.

2.يغوص حافر ال**** في الرمل بينما لا يغوص فيه خف الجمل.

3. يسهل قط الأشياء بسكينه حادة.

4.تصنع الغواصات من الفولاذ السميك.

سؤال: ما طول عمود الماء اللازم لمعدلة الضغط الجوي البالغ (86) سم علماً بأن كثافة الماء 1****كغم/م3

وكثافة الزئبق (13.6×1****)كغم/م3 وتسارع الجاذبية 10م/ث2

قياس الضغط:

قياس الضغط الجوي: يعرف بأنه وزن عمود الهواء الممتد من سطح الأرض إلى نهاية الغلاف الجوي ومساحة قاعدته. يتم قياس الضغط باستخدام الباروميتر الزئبقي. (باروميتر كورشيللي) هي وحدة المساحة.

هناك مقياس أخر يسمى الباروميتر الفلزي.

سؤال: احسب مقدار الضغط الجوي في منطقة ما إذا علمت أن ارتفاع عمود الهواء فوقها 80كغم وأن متوسط كثافة الهواء0.125كغم/م3، وتسارع الجاذبية الأرضية 10م/ث2.

سؤال: إذا كان الضغط الجوي عند سطح البحر(1030)ملي بار كم يكون الضغط على قمة الجبل ارتفاعه (5**)م فوق سطح البحر؟

(وجد أن الضغط الجوي يتناقص بمقدار ملي بار واحد (1/1**0) بار لكل ارتفاع 10م)

بما أن الهواء قابل للضغط فإن كثافته تزداد كلما اقتربنا من سطح الأرض وتقل كلما ابتعدنا عن الأرض وذلك فإن ضغط الهاء تزيد كلما اقتربنا من سطح الأرض وتقل كلما ارتفعنا للأعلى مثل ضغط الماء، الذي يزيد كلما ازداد عمقه.

قيمة الضغط الجوي 76سم زئبق = 1 ضغط جوي معياري = 1.013×10 5 باسكال] 1بار =10 5 باسكال، ملي بار=10_3[. ويستخدم الأطباء وحدة مم زئبق حيث 76سم زئبق، مم زئبق= تورtorr

قياس ضغط سائل محصور: لقياس ضغط الموائع المحصورة (غازات أو سوائل) نستخدم المانومتر، يحتوي سائلاً وهو أنبوب على شكل حرف (ل) يوصل المائع مع الطرف القصير للأنبوب فيضغط السائل في الأنبوب حتى يستقر وعندها يكون ضغط المائع مساوياً للضغط الجوي مضافاً ضغط عمود السائل الحاصل في الطرف الطويل والذي يرتفع بمقدار(دلتا د) وعليه يكون:

ض=ضَ+دلتا ل×ث×جـ وهذه المعادلة تعطي الضغط المطلق للمائع.

أما المقدار (دلتا ل×ث×جـ) فيسمى ضغط المعيار (ض م) للمائع.

*انتقال الضغط في السوائل (مبدأ باسكال):

إذا وقع ضغط على سطح سائل محصور، انتقل هذا الضغط إلى جميع أجزائه بالتساوي وفي جميع الاتجاهات.

تطبيقات عملية:

المكبس السوائلي:

وفق مبدأ باسكال يكون ضغط المكبس الصغير يساوي ضغط المكبس الكبير

ض1=ض2

ق1/أ1= ق2/أ2 ومنها ق2=أ2/أ1 ق2 ، أ2/أ1: الفائدة الآلية

أو ق1=أ1/أ2 ق2

2-الكابح السوائلي:

*الرسم التوضيحي في الكتاب.

***قاعدة أرخميدس: (يوريكا)

قوة الضغط على السطح العلوي ض1

قوة الضغط على السطح السفلي ض2

ض1=ل×ثَ×جـ

ض2=(ل+ع)×ثَ×جـ

ق=ض.أ

ق1=ل×ثَ×جـ×أ ق2=(ل+ع)×ثَ×جـ×أ

ق2< ق1 ، محصلة ق1& ق2 تعمل على دفع الجسم للأعلى وهي المسؤولة عن نقصان الوزن للجسم المغمور في السائل وتسمى (قوة الطفو).

قوة الطفو= القوة المؤثرة على السطح السفلي- القوة المؤثرة على السطح العلوي

ق ط= ق2-ق1

= (ل+ع)×ثَ×جـ×أ - ل×ثَ×جـ×أ = ع×ثَ×جـ×أ

ع.أ= حجم الجسم- حجم السائل المزاح ، لكن، ع أ: حجم الجسم

ثَ: كثافة السائل

ق ط= حجم السائل المزاح × كثافة السائل × تسارع الجاذبية الأرضية *** ع.أ.ثَ.جـç وزن السائل بحجم مساوٍ لحجم الجسم

= كتلة السائل المزاح × جـ

ق ط= وزن السائل المزاح

=حجم الجسم المغمور × كثافة السائل × جـ

*** كل جسم مغمور في سائل يخسر من وزنة بمقدار وزن السائل المزاح

ومنه: وزن الجسم في السائل = وزن الجسم في الهواء - وزن السائل المزاح

وزن الجسم في السائل = ح×جـ×ث - ح×جـ×ثَ

ح: حجم الجزء المغمور = حجم المائع المزاح

ث: كثافة الجسم

ثَ: كثافة المائع

جـ: تسارع الجاذبية الأرضية

نلاحظ أنه عندما تكون كثافة الحسم أكبر من كثافة السائل يكون وزن الجسم في الهواء أكبر من وزن السائل المزاح (قوة الطفو) مما يؤدي إلى غوص الجسم إلى قعر الإناء (وزن الجسم في السائل موجب)

إذا كانت كثافة السائل أكبر تكون قوة الطفو أكبر من وزن الجسم فيتحرك الجسم للأعلى وبعد بروزه من سطح السائل تتناقص قوة الطفو بسبب تناقص وزن السائل المزاح إلى أن تتساوى مع وزن الجسم في الهواء فيتزن النظام ويستقر الجسم على تلك الحالة. (في هذه الحالة يكون وزن السائل المزاح بسب الجزء المغمور من الجسم متساوياً مع وزن الجسم في الهواء) فيطفو الجسم على سطح السائل.

إذا كانت كثافة الجسم مساوية لكثافة السائل فإنه يصبح جزئاً منه ويأخذ محل السائل المزاح ويستقر.

وتنص قاعدة أرخميدس للأجسام الطافية على أن وزن الجسم الطافي يساوي قوة دفع السائل له (قوة الطفو) أي أن وزن الجسم الطافي يساوي وزن السائل المزاح:

وزن الجسم الطافي = ح م × ثَ × جـ

حم: حجم الجسم المغمور من الجسم في السائل

"كل جسم مغمور كلياً أو جزئياً يخسر من وزنه بمقدار السائل المزاح"
المصدر هنا راااااااائع جدا (http://www.angelfire.com/nm/asia/physics/chapter1.html)
وبالله التوفيق