ضغط الموائع الساكنة اللي عاوز ينجح في العلوم يدخل ...

ضغط الموائع الساكنة
الموائع / السوائل والغازات .
المائع / كل مادة تتصف بخاصية الجريان ( السوائل ) أو الانتشار ( الغازات ) .
تطبيقات على ضغط الموائع :
بناء السدود- صناعة السفن – صناعة الطائرات – صناعة الغواصات – حركة المياه –سريان الدم
في الأوعية الدموية – حركة السوائل في : محرك السيارة – مكيفات الهواء .
حالات المادة :
1- الحالة الصلبة : حجمها ثابت وشكلها ثابت ( قوى التماسك بين جزيئاتها كبيرة ) .
2- الحالة السائلة : حجمها ثابت وشكلها متغير ( قوى التماسك بين جزيئاتها ضعيفة ) .
3- الحالة الغازية : حجمها متغير وشكلها متغير ( قوى التماسك بين جزيئاتها ضعيفة جداً ) .
ماذا يقصد بالضغط ؟
الضغط / معدل القوة المؤثرة عمودياً على وحدة المساحات .
ض= ق حيث ق تمثل القوة ، م تمثل المساحة
م
وحدات الضغط = نيوتن = باسكال
م2
الضغط يتناسب طردياً مع القوة ض a ق
الضغط يتناسب عكسياً مع المساحة ض a 1
م
القوة الكلية التي يضغط بها جسم على سطح :
القوة الكلية = مساحة السطح × الضغط
ق = م × ض ( إذا كان الضغط منتظماًًً ) .
ق = م × D ض ( إذا كان الضغط غير منتظم ) .
ضغط السائل :
ضغط السائل ينشيء قوة عمودية على :
1- جدران الأوعية 2- أسطح الأجسام المغمورة فيه .
ضغط السائل/ القوة ( وزن السائل ) التي تقع عمودياً على وحدة المساحات من السائل .
ضغط السائل = القوة التي يؤثر بها السائل في المساحة D م
المساحة D م
ض= ق حيث ق وزن عمود السائل
D م
ض= و و = ك × جـ
D م
ض=ك × جـ ك = ح × ث
D م

ض= ح × ث × جـ ح = D م × ف
D م
ض= D م × ف × ث × جـ = ف × ث × جـ
D م
ض = ف × ث × جـ
ماالعوامل التي يتوقف عليها ضغط السائل عند أي نقطة في باطنه ؟
1- عمق السائل ( ف ) ويتناسب مع الضغط طردياً .
2- كثافة السائل ( ث ) وتتناسب مع الضغط طردياً .
ضغط السائل يسمى ضغط المعيار أو الضغط المقاس
الضغط المطلق= الضغط الجوي + ضغط السائل
ض م = ض . + ف ث جـ
لماذا لا يختلف مقدار الضغط الواقع على جدار السد عند عمق معين مهما ازداد طول البحيرة وعرضها ؟
لأن الضغط يعتمد على عاملين : 1- عمق السائل 2- كثافة السائل
وما دام الماء هو السائل الموجود إذن يعتمد الضغط على العمق ولا تأثير للطول أو العرض .
لماذا تثقب صفيحة الزيت المعدنية ثقبان في أعلاها حتى نتمكن من صب الزيت ؟
ليدخل الهواء من إحدى الفتحتين فيضغط على السائل ليندفع من الفتحة الثانية .
فسري لماذا يزداد سمك جدران السد كلما اتجهنا نحو قاعدته ؟
نظراً لزيادة الضغط بزيادة العمق ، فيجب زيادة سمك جدران السد ليتحمل الضغط الواقع عليه
فلا ينفجر السد .
نشاط 1/ العلاقة بين عمق السائل وضغطه ص70
الاستنتاج / كلما زاد عمق السائل زاد ضغطه .


نشاط 2/ العلاقة بين كثافة السائل وضغطه ص71
الاستنتاج / كلما زادت الكثافة زاد الضغط .


ضغط الغازات :
لقياس ضغط غاز محصور يستخدم جهاز المانومتر
ويقاس ضغط الغاز المحصور حسب العلاقة :
الضغط المطلق للغازالمحصور = الضغط الجوي + ضغط عمود السائل
ض = ض. + D ف × ث × جـ
مثال :
استخدم مانومتر زئبقي لقياس ضغط هواء محصور في كرة معدنية . احسبي مقدار ضغط الهواء
عند نقطة أ علماً أن كثافة الزئبق 13600 كغم/م3 ، وكثلفة الماء 1000 كغم/م3 ، والضغط الجوي
حوالي 100000 باسكال . اعتبري تسارع الجاذبية الأرضية جـ = 10 م/ ث2
الحل/ الضغط عند مستوى ب = الضغط عند مستوى جـ
ضغط الهواء في الكرة + ضغط عمود السائل = الضغط الجوي + ضغط عمود الزئبق
ض + ث1 ×ل1 ×جـ = ض. + ث2 × ل2 × جـ
ض + 1000 × 0.5 ×10 = 100000 + 13600 ×0.1 ×10
ض + 5000 = 113600
ض = 113600 - 5000 = 108600 باسكال = 1.086 × 10 5 باسكال
قياس الضغط الجوي :
أجهزة قياس الضغط الجوي :
1- البارومتر الزئبقي 2- البارومتر المعدني
كيفية حساب الضغط الجوي :
من العلاقة : ض = ف × ث × جـ
= 0.76 × 13600 × 9.8 = 101292 =1.01292 × 10 5 باسكال
= 1.013 بار = 1013 مليبار
مبدأ باسكال :
إذا وقع ضغط خارجي على سائل محصور فإن هذا الضغط ينتقل إلى جميع أجزاء السائل بالتساوي .
تطبيقات قاعدة باسكال :
1- المكبس الهيدروليكي أ- محطات غسيل السيارات ب- معاصر الزيتون .
2- الكوابح في السبارات .
1- المكبس الهيدروليكي :
ق 2 = ق 1 أو ق 2 = س 2
س2 س1 ق1 س1

النسبة بين القوتين = النسبة بين مساحتى سطح مكبس الاسطوانتين .
وتسمى تلك النسبة بالفائدة الميكانيكية للمكبس
مثال : احسبي القوة اللازمة لرفع سيارة كتلتها 6 طن باستخدام مكبس مائي مساحة مقطع اسطوانته
الصغرى 30 سم2 ومساحة مقطع اسطوانته الكبرى 200 سم2 .
الحل/
ق 2 = س 2 6 × 1000 × 9.8 = 2000
ق1 س1 ق1 30

2000 ق1 = 6 × 1000 × 9.8 × 30

ق1 = 6 × 1000 × 9.8 × 30
2000
= 882 نيوتن

2- الكوابح ( الفرامل الهيدروليكية ) :
تعد الكوابح تطيقاً عملياً على مبدأ باسكال
فضغط السائق على دواسة الفرامل يحدث ضغطاً على السائل وينتقل الضغط إلى كل الاسطوانات
فتقف السيارة .
ارسمي رسماً تخطيطياً لنظام الكوابح في السيارة ص76
أسئلة :
1- ما وظيفة نابض الإرجاع الموجود في نظام كابح السيارة ؟ يعمل على إرجاع حذائي المكابح .
2- لماذا يحرص سائق السيارة على تفقد سائل الزيت في نظام كابح السيارة ؟
حتى يضمن سلامة الفرامل بضمان انتقال الضغط بواسطة الزيت .



قاعدة أرخميدس :
يسهل رفع الأجسام الثقيلة تحت الماء ... لماذا ؟ لأن الأجسام تبدو أقل وزناً عندما تنغمر في السائل .
حيث يخسر الجسم من وزنه بمقدار الجزء المغمور وهذا ما توصل إليه أرخميدس .
قاعدة أرخميدس :
يتعرض الجسم المغمور كلياً أو جزئياً في سائل ما لقوة دفع تدفعه رأسياً إلى أعلى ويساوي
مقدارها وزن السائل المزاح .
أولاً : الجسم المغمور كلياً في سائل :
قوة الدفع = وزن السائل المزاح
ق = و _ وَ = ح × ث × جـ
ثانياً : الجسم الطافي على سطح السائل :
1- إذا غمر جسم في سائل فالجسم يكون تحت تأثير قوتين :
أ- وزنه إلى أسفل ب- قوة دفع السائل إلى أعلى .
2- إذا كانت كثافة السائل أكبر من معدل كثافة الجسم .
ماذا يحدث ؟ يتحرك الجسم إلى أعلى .
متى يتوقف صعود الجسم ويستقر على السطح ؟ عندما تصبح قوة الطفو مساوية لوزن الجسم في الهواء .
قاعدة أرخميدس للأجسام الطافية :
قوة الطفو ( الدفع ) = وزن الجسم في الهواء = وزن السائل المزاح
حَ × جـ × ثَ = ك × جـ
حَ × جـ × ثَ = ح × جـ × ث
حَ × ثَ = ح × ث
ثالثاً : الأجسام المغمورة في الهواء :
تتعرض الأجسام المغمورة قي الغازات إلى قوة تدفعها وتسمى قوة الدفع إلى أعلى .
قاعدة أرخميدس للأجسام المغمورة :
"إذا غمر جسم في مائع فإن الجسم يتعرض لقوة دفع يساوي مقدارها وزن المائع المزاح "
حالات الجسم المغمور في الهواء :
1- يرتفع الجسم في الهواء :
إذا كان وزن الجسم أقل من قوة دفع الهواء له إلى أعلى .
2- يستقر الجسم في الهواء :
إذا كان وزن الجسم يعادل قوة دفع الهواء له إلى أعلى .
3- ينخفض الجسم في الهواء :
إذا كان وزن الجسم أكبر من قوة دفع الهواء له أعلى .
المثال 8 ص81
تطبيقات على قاعدة أرخميدس :
1- قياس كثافة السوائل :
من العلاقة حَ × ثَ = ح × ث
يستخدم جهاز الهيدرومتر في قياس كثافة السوائل .
2- طفو السفينة :
تطفو السفينة : أ- لأن حجمها كبير ب- متوسط كثافتها أقل بكثير من كثافة الماء . المثال 9 ص83


3- آلية عمل الغواصة :
أ- عند ملء خزاناتها بالماء : يزداد متوسط كثافة الغواصة ليصبح أكبر من كثافة الماء فتغوص .
ب- عند تفريغ خزاناتها من الماء : يقل متوسط كثافة الغواصة ليصبح أقل من كثافة الماء فترتفع .
4- آلية عمل البالون :
يتكون البالون من كيس من مادة خفيفة يملأ بغاز الهيدروجين أو الهيليوم .
1- يصعد البالون إلى أعلى عندما يكون متوسط كثافته أقل من كثافة الهواء .2- يهبط البالون إلى أسفل عندما يكون متوسط كثافته أكبر من كثافة الهواء .
استخدامات البالون :
الأرصاد الجوية- الدعاية والإعلان – الانتقال – الترفيه – التجسس
العوامة المستخدمة في خزان الماء :
العوامة / كرة بلاستيكية مجوفة تطفو على سطح الماء ولها ذراع قصيرة .
كيف يمكن استخدام ظاهرة طفو الأجسام في التحكم في ملء خزان الماء ؟
باستخدام العوامة الميكانيكية فعندما يمتليء الخزان بالماء ترتفع الكرة إلى أعلى
بفعل قوة الطفو وتقوم ذراعها بدفع المحبس وإغلاق الفتحة التي يتدفق عبرها الماءإلى الخزان .
وإذا نقص ارتفاع الماء في الخزان فإنها تهبط إلى أسفل وتقوم ذراعها بسحب المحبس وفتح الطريق للماء لينزل إلى الخزان .
لماذا تفشل العوامة في حبس المياه عن الخزان إذا حدث ثقب في كرتها البلاستيكية ؟ بسبب زيادة كثافتها فلا تطفو فيستمر تدفق الماء .