فيزياء الباب الرابع شرح بالفيديو المــوائــع 3ث حصريا

الدرس الاول


خواص الموائع الساكنة:

تعريف الموائع


هي المواد التي تتميز بقدرتها على الانسياب ولا تتخذ شكلا محددا
وتتشكل بشكل الإناء الذي يحتويها وبالتالي تشتمل الموائع علي المواد
السائلة والغازية .


الغازات تتميز عن السوائل في قابليتها بسهولة للإنضغاط بينما تقاوم
السوائل أي ضغط عليها تقريبا ، وعلي ذلك تتميز السوائل بالحركة الانسيابية
غير القابلة للإنضغاط كما أن للسوائل حجم معين في حين أن الغازات تشغل أي
حيز توجد فيه .

الكثافةρ

يعني إيه كثافة..........

 كثافة الفصل في مدرستك عالية ...... تلاميذ كثيرة في حيز صغير (
حجم الفصل عليهم صغير ) ويمكن جعل الكثافة منخفضة بتقليل عدد التلاميذ
( m ) وزيادة حجم الفصل ( ).

 كثافة السكان في مصر كبيرة عدد سكان كثيرة ( m ) في وادي ضيق ( )
وتركنا تعمير الصحارى ، وهجرنا القرى إلى المدن وأقمنا الأحياء العشوائية .

إذن الكثافة هي :-

هي خاصية أساسيه لأي مادة – وتعرف بكتلة وحدة الحجوم من المادة وتقدر بوحدة كجم/م3


أبعاد الكثافة M L¯³

الكثافة = الكتلة

الحجم


الحجم = الكتلـة

الكثافة


يعزى التغير في الكثافة من عنصر لآخر لما يلي :

1- التغير في الوزن الذري .

2- لاختلاف المسافة بين الذرات أو الجزيئات .


الكثافة النسبية لمادة هي النسبة بين = عند نفس درجة الحرارة



= عند نفس درجة الحرارة




= عند نفس درجة الحرارة





الوزن النوعي لمادة = عند نفس درجة الحرارة


ووحدات الكثافة هي كجرام/ م³ أبعاد الكثافة النسبية M0 L0

ملاحظات

1- الكثافة النسبية لمادة لا تميز لأنها نسبه بين كميتين متماثلتين

2- العلاقة بين كثافة المادة والكثافة النسبية لها

3- 1000 × الكثافة النسبية لها = كثافة المادة نسبة

هام

كثافة الماء = 1000 كجرام/ م³ اللتر= ³1000cm= ³10ˉ³ m

كثافة المادة = 1000 x الكثافة النسبية لها

لكي تتحول من وحدة أضرب في 1000 أو ³10





أمثلة محلولة

مثال1:

دورق سعته لتر واحد مليء بسائلين (A , B) الكثافة النسبية لهما
معا هي 1.4 فإذا كانت الكثافة النسبية للسائل A هي 0.8 وللسائل B هي 1.8
فما حجم كل منهما على حدة في هذا المخلوط مع فرض أن ليس هناك تغير في الحجم
عند خلطهما علما بأن كثافة الماء 1000 كجم/م³ .

الحل:

نفرض أن حجم السائل A هي χ ، حجم السائل B هي (10ˉ³ - χ)

كتلة المخلوط = كتلة A + كتلة B







نجد أن

حجم السائل م³


مثال 2:

إذا كان الكثافة النسبية للزيت 0.926 فكم تكون كتلة اللتر منه وكم يكون وزنه.

الحل:

ماء زيت

اللتر كتلة اللتر



الوزن

أسئلة ما معني

1- ما معني كثافة الماء 1000 كجم/م3 .

2- كتلة وحدة الحجوم من الذهب 19300 كجم .

3- كتلة 3 م3 من الخشب 1800 كجم .

4- الكثافة النسبية للألومنيوم 2.7 .

5- النسبة بين كثافة الزيت إلى كثافة الماء في نفس درجة الحرارة .8

علل لما يأتي :-1- الكثافة النسبية لا تميز. 2- اختلاف الكثافة من عنصر لآخر


عرف كل من :- الكثافة – الكثافة النسبية - وما العلاقة بينهما .


ملحوظة :- الكثافة لا تعتمد على الكتلة أو الحجم بل تحسب بدلالتها فقط .

تطبيقات الكثافة

1- قياس المحلول الإلكتروليتي ببطارية السيارة للاستدلال على مدى شحن البطارية :

عندما تقل كثافة المحلول الإلكتروليتي ( حمض كبريتيك مخفف ) بسبب
استهلاك حمض الكبريتيك في تفاعله مع ألواح الرصاص وتكوين كبريتات الرصاص –
دل ذلك على تفريغ الشحنة الكهربية عندما تزداد كثافة المحلول الالكتروليتي
حيث تتحرر الكبريتات من ألواح الرصاص وتعود للمحلول – دل ذلك على إعادة شحن
البطارية .

علل يستخدم قياس الكثافة في الاستدلال على مدى شحن البطارية


2- قياس كثافة الدم و البول :

أ- كثافة الدم في الحالة الطبيعية من ( 1040 إلى 1060 ) كجم/م3
زيادة كثافة الدم تدل على زيادة تركيز خلايا الدم . وهذا يعنى الإصابة بمرض
الحمي الروماتزمية.

ب- نقص كثافة الدم تدل على نقص تركيز خلايا الدم وهذا يشير إلى مرض فقر الدم ( الأنيميا ) .

جـ- وكثافة البول 1020 كجم/م3 وبعض الأمراض تؤدي إلى زيادة في إفراز الأملاح وتزداد كثافة البول .

علل : يستخدم قياس كثافة الدم في توقع الإصابة ببعض الأمراض .



ملاحظات حل المسائل

1- حجم الكرة = r³ Л حيث r نصف القطر .

2- حجم المكعب = L³ L طول ضلع المكعب .

3- حجم المتوازي = الطول × العرض × الإرتفاع .

4- حجم الاسطوانة = r ² Л × h حيث r نصف القطر و h لإرتفاع .

5- عند خلط عدة سوائل لتكوين محلول أو في حالة السبائك





مسائل هامة


1- كرة معدنية نصف قطرها 2.5 كتلتها 600 سم احسب الكثافة النسبية لها.

2- محلول مكون من سائلين الكثافة النسبية لها .4 ، .6 على الترتيب نسبة الأول 40 % احسب الكثافة النسبية للمحلول .

3- ثلاثة سوائل تكون محلول بنسبة 3 : 2 : 1 الكثافة النسبية لها 1.2 ، 1.4 ، 1.6 على الترتيب احسب الكثافة النسبية للمحلول .

4- سبيكة من الذهب والكوارتز كتلتها ½ كجم الكثافة النسبية لها 6.4 وللذهب 19.3، والكوارتز 2.6 . احسب كتلة الذهب .


الضغط :-

هو مقدار القوة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات يقدر ( نيوتن /م2 ) .


الضغط عند نقطة :-

هو مقدار القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة يقدر ( نيوتن /م2 ) .


ما معني أن : الضغط عند نقطة نيوتن /م2 .


معني ذلك أن

مقدار القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة نيوتن .


ما معني قوة قدرها 300 نيوتن أثرت عموديا على مساحة 6 م2






الدرس الثانى

أبعاد الضغط



= الضغط أو بالرموز






ملاحظات هامة



(1)

القوة = الضغط ×المساحة



(2)

المساحة =

(3)


(4) معادلة أبعاد الضغط هي


القوة F = الكتلة m × العجلة g

kg = نيوتن

(5)

(6)

كجم.م-1 ث-2 = نيوتن /م2= جول /م3



س :- أثبت أن كجم م-1 ث-2 = نيوتن/م2 . عرف الضغط – أوجد أبعاده واكتب وحداته .

العوامل التي يعتمد عليها الضغط


أ- القوة F نيوتن عند ثبوت المساحة والزاوية .

ب- المساحة A م2 عند ثبوت القوة والزاوية .

ج- الزاوية التي تصنعها القوة مع المساحة . الضغط يختلف باختلاف الزاوية التي تميل بها القوة .

تطبيقات

1- تصنع إطارات السيارات التي تسير في طرق رملية عريضة .

جـ/ من المعلوم أن حسب العلاقة ونظراً لكبر مساحة الإطار يقل الضغط المؤثر على الرمال .

2- يصنع سن إبرة الخياطة مدبب رفيع .

جـ/ من المعلوم أن حسب العلاقة ونظرا لصغر مساحة سن الإبرة يكون الضغط كبيراً وتستطيع اختراق الأقمشة بسهولة .

للمسائل : 1- عندما تكون القوة عموديا على المساحة

2- عندما تميل القوة على المساحة

3- عندما تميل القوة على العمودي على المساحة



أمثلة محلولة


مثال 1: ما متوسط الضغط الذي يؤثر به رجل يقف على إحدى قدميه إذا كان وزنه 80 نيوتن وكانت المساحة الفعالة لقدمه 120 سم2.

الحل:



مثال 2: إذا كان الضغط على قاع إناء إسطوانى به زيت هو

نيوتن /م² حسب القوة الكلية المؤثرة على قاعدة الإناء إذا كان قطر القاعدة 8 أمتار.

الحل:



مثال3: قاعدة حوض أسماك مساحتها 1000 سم2 وكان الحوض يحتوى على ماء وزنه 4000 نيوتن احسب ضغط الماء على قاع الحوض.

الحل:




مثال4: متوازي مستطيلات صلب أبعاده (5cm x 10cm x 20cm) كثافة مادته
5000 فإذا وضع على سطح مستوى أفقي أحسب أقصى وأقل ضغط له ( اعتبر أن
عجلة الجاذبية = 10 م/ث2).

الحل:

لحساب أقصى ضغط يوضع الجسم على الوجه ذي المساحة الأقل وهو الوجه الذي أبعاده (5cm x 10cm)





1) لحساب أقل ضغط يوضع الجسم على الوجه ذي المساحة الأكبر وهو الذي أبعاده (10cm x 20cm)




{ علل يسير الجمل بسهولة في الصحراء ؟ }


مسـائل


1- رجل كتلته 80 كجم مساحة قدميه 40 سم2 العجلة 10 م/ث² احسب ضغطه

2- قوة 400 نيوتن ، مساحة 40 سم2 أوجد الضغط في الحالات التالية :

أ- القوة عموديه على المساحة .

ب- القوة تميل بزاوية 30 على المساحة .

ج- القوة تميل بزاوية 30 على العمود على المساحة .

3- متوازي المستطيلات خشبي أبعاده 30 سم ، 20 سم 10 سم . كثافته
600 كجم/م3 العجلة 10 م/ث² بين كيف تحصل منه على أكبر قيمة للضغط مرة ، أقل
قيمة للضغط مرة أخرى .

4- متوازي مستطيلات من الصلب أبعاده 30 سم ، 20 سم ، 10 سم ومكعب
مصنوع من نفس المادة طوله 10سم بين كيف يوضع الموازى كي يعطي ضغط يعادل ضغط
المكعب .




الضغط عند نقطة في باطن سائل قياسه

ملاحظات :-

1- الضغط داخل سائل يكون عموديا على أي سطح داخلي .

2- الضغط يكون عموديا على سطح جسم مغمور عند كل نقطة فيه .

3- الضغط على سطح جسم يكون مساويا للضغط على حيز من السائل مساويا لحجم الجسم المغمور وبنفس شكله .

4- حيز السائل تتزن فيه قوتان وزن السائل وضغط بقية السائل عليه .

5- عند أي نقطة في باطن سائل – يمكن أن يؤثر الضغط في أي اتجاه .

اذكر خصائص الضغط عند أي نقطة في باطن سائل ؟


حساب الضغط عند أي نقطة في باطن سائل






6- بفرض لدينا سائل – نأخذ مساحة معينة ( A ) م2 حول نقطة على عمق h
م من سطح سائل ساكن كثافته ρ كجم /م2 لذلك القوة التي يؤثر بها السائل
على هذه المساحة تكون مساوية لوزن عمود السائل الذي ارتفاعه h ويمتد من
تلك النقطة إلى سطح السائل ويكون حجمه مساويا A h – ولأن السائل غير قابل
للإنضغاط لذلك هذه القوة تعادل وزن عمود السائل




أما إذا كان السائل معرض للهواء الجوى

وتوضح المشاهدات: أن ضغط السائل P عند نقطة في باطن سائل يزداد
بزيادة عمق هذه النقطة ( h ) تحت سطح نفس السائل كما يزداد الضغط بزيادة
كثافة السائل عند نفس العمق ومن هذه العلاقة يمكن تبين ما يلي :

1- جميع النقط التي تقع في مستوى أفقي واحد في سائل يكون لها نفس الضغط.

2- السائل الذي يملأ إناء متعدد الأجزاء ( الأواني المستطرقة )
يرتفع في هذه الأجزاء بنفس المقدار ، بغض النظر عن الأشكال الهندسية لها
بشرط أن تكون قاعدة الإناء في مستوى أفقي ، ولهذا فإن مستوى سطح البحر واحد
لكل البحار المتصلة ببعضها .

3- يزداد سمك السد عند قاعدته ليتحمل الضغط المتزايد عند زيادة العمق .



تطبيقات الضغط في باطن سائل


أ- السوائل غير قابلة للامتزاج ( الماء – الزيت )


 اشرح- تجربة عملية لتعيين الكثافة النسبية للزيت :-


نظرية التجربة : الكثافة النسبية للزيت فى نفس درجة الحرارة


الأدوات :- كمية من الماء – كمية الزيت – أنبوبة ذات شعبتين – مسطرة


خطوات العمل :-

1- نصب كمية من الماء في أحد فرعي الأنبوبة

ذات الشعبتين وكمية من الزيت في الفراغ يظهر

سطح فاصل بينهما.

2- تقيس طول عمود الماء hw سم .

وطول عمود الزيت h0 سم فوق السطح الفاصل


فكرة العمل : الضغط ثابت عند جميع نقط المستوى الأفقي الواحد



القانون المستخدم:

ضغط الماء فوق السطح الفاصل = ضغط الزيت فوق السطح الفاصل





= = = الكثافة النسبية للزيت.



بمعلومية طولي عمودي الماء والزيت أوجد الكثافة النسبية للزيت.

ملحوظة :


لابد أن تكون القوة المؤثرة عمودية على سطح السائل لأن القوة
المماسية أو المائلة على سطح السائل تجعل الجزيئات تنزلق فوق بعضها البعض .

أمثلة :

1- غواصة الضغط داخلها واحد ضغط جوى. أوجد القوة المؤثرة على شباك
الغواصة إذا كان نصف قطره 21 سم ومركزه على عمق 50 م من سطح البحر ( 1030 =
ρ ) كجم/م3 العجلة 10m/sec².

2- احسب قيمة الضغط عند قاع إناء عمقه 76 سم عندما يكون ممتلئا بالزيت أو بالزئبق.

3- إذا علمت أن :- 800 Kg / m3 = زيت ρ .

4- في الشكل الموضح :

احسب الضغط الواقع على النقاط A ، B ، C داخل الإناء احسب أقصي
ارتفاع يصل إليه الماء في مواسير أحد المباني إذا كانت قيمة الضغط في
الدور الأرضي ( باسكال ) علماً بأن كثافة الماء 1000Kg/m³ والعجلة
10m/sec².


5- طائرة تطير على ارتفاع 10 كم فوق مستوى سطح البحر وكان الضغط
الجوى المؤثر عليها 210 مم / زئبق احسب محصلة القوة المؤثرة على نافذة
الطائرة التي مساحتها Cm2 600 علما أن:

Kg / m3 13600 = زئبق ρ الضغط الجوى يكافىء 76cm/Hg يكافىء نيوتن / م² والعجلة 10m/sec² .

6- حقل بترول عمقه 2كـم وضغطه الداخلي باسكال . احسب طول عمود
التربة اللازمة لتغطية هذا الحقل إذا كانت كثافة مادة التربة 1900 كجم/م3
والعجلة 10m/sec² .

السوائل تامة الإمتزاج { الماء – الكحول }


اشرح تجربة لتعيين الكثافة النسبية للكحول؟


نظرية العمل :

الكثافة النسبية للكحول = = " عند نفس درجة الحرارة " .



الأدوات : كمية من الكحول – كمية الماء – كمية من الزئبق – أنبوبة ذات شعبتين – مسطرة .


خطوات العمل :-

1- نصب كمية من الزئبق في أحد فرعي الأنبوبة ذات الشعبتين يأخذ مستوى أفقي واحد

2- نصب حول 30سم3 ماء في أحد الفرعين يهبط الزئبق في هذا الفرع بمقدار معين ويرتفع في الفرع الأخر بنفس المقدار.

3- تصب كمية من الكحول في الفرع الأخر حتى يعود الزئبق لنفس المستوى الأفقي الواحد .

4- نقيس طول عمود الماء فوق السطح الفاصل وطول عمود الكحول سم فوق سطح الفاصل الزئبق " .

الفكرة :-

ضغط الماء فوق سطح الزئبق = ضغط الكحول فوق سطح الزئبق.








= = = الكثافة النسبية للكحول








الدرس الثالث











وسيلة لقياس ضغط غاز محبوس أو قياس فرق الضغط بين ضغط غاز محبوس وضغط الهواء الجوى.

الوصف : أنبوبه ذات شعبتين أحد فرعيها طويل معرض للهواء يسمي

{ الفرع الخاص } والقصير يوصل مع مستودع الغاز يحتوى على سائل –
يأخذ مستوى أفقي واحد حسب نظرية الأواني المستطرقة " قبل توصيل مستودع
الغاز"

بعد توصيل مستودع الغاز:




من الرسم :

P غاز > Pa ينخفض سطح السائل في الفرع القصير بمقدار معين ويرتفع في الفرع الأخر بنفس المقدار فيكون فرق الارتفاع h + ( موجبا ) .

الفكرة :

1- الضغط عند نقطة على سطح السائل في الفرع القصير(2) = الضغط عند (1) في باطن الزئبق في الفرع الطويل لأنها في مستوى افقى واحد .

الضغط عند A = الضغط عند B

نيوتن /م2

نيوتن /م2

بمعلومية كثافة السائل المستخدم ρ ، فرق الارتفاع h ، العجلة ، g نوجدP ∆ للغاز وكذلك P للغاز .

2- P للغاز < Pa ينخفض سطح السائل في الفرع الطويل بمقدار معين
ويرتفع في الفرع الآخر القصير بنفس المقدار ويكون فرق الارتفاع h ∆ - (
سالبا ).

الفكرة :-

الضغط عند نقطة واحد تقع على سطح السائل في الفرع الطويل = الضغط عند نقطة (2) فى باطن سائل الفرع القصير لأنها في مستوى افقى واحد .


الضغط عند A = الضغط عن B





ما معني أن :-

قراءة مانومتر = يعنى ذلك أن: ضغط الغاز المحبوس أكبر من ضغط
الهواء الجوى بمقدار الضغط الناشئ عن وزن عمود من السائل طوله h كثافة ρ .

ملحوظـة :

نوع السائل المستخدم في المانومتر يعتمد على P ∆ المراد قياسه إذا
كانت P ∆ المراد قياسه صغير يلزم استخدام سائل ذي كثافة صغيرة ليكون ∆h
كبيرة يمكن ملاحظته بدقة وتقل نسبة الخطأ المأخوذة في القراءات.

إذا كان P ∆ المراد قياسه كبير يلزم استخدام سائل ذي كثافة كبيرة ليكون h ∆ قصيرة لا ينسكب من الأنبوبة .

"يجب ملاحظة استخدام نفس وحدات القياس مع P ، ∆ P"

دخلت أنت وزميلك المعمل – لقياس P ∆ صغير باستخدام الزئبق فقال لك زميلك أخر أنه من الأفضل استخدام الماء :

( أذكر سببا لذلك )


لأن كثافة الماء < من كثافة الزئبق لذلك يكون طول عمود الماء > من طول عمود الزئبق h ∆ لذلك يمكن قياسه وملاحظته بدقة .



ضغط الهواء الجوى

ضغط الهواء الجوى هو الضغط الناشئ عن وزن عمود من الهواء يمتد من
نقطة على سطح البحر إلى قمة الغلاف الجوى مساحته وحدة المساحات يقدر بنيوتن
/ م2 .

ما معني أن : ضغط الهواء الجوى = m² /N

يعني ذلك أن الضغط الناشئ عن وزن عمود من الهواء يمتد من نقطة على سطح البحر إلى قمة الغلاف الجوى مساحته وحدة المساحات = m² /N


قياس ضغط الهواء الجوى


( البارومتر الزئبقي – البارومتر تور شيلي )


اذكر استخدام واحد لكل من :

( المانومتر – البارومتر الزئبقي – الأنبوبة ذات الشعبتين – المانومتر المائي – المانومتر الزئبقي )

التركيب :-

أنبوبة بارومترية طولها 1 م مساحتها 1 سم2 منتظمة المقطع تمتلا
تماما بالزئبق ثم تنكس راسيا في حوض به زئبق يهبط الزئبق على ارتفاع معين
76سم – تاركا فراغ يسمي فراغ تور شيلي ويكون فراغ تور شيلي خالياً من
الهواء تماما ليس به إلا أثار ضئيلة من بخار الزئبق وضغط الهواء الجوى
داخلة = صفر .



ضع علامة صح أمام العبارة الصحيحة وعلامة خطأ أمام العبارة الخطأ

1- فراغ تور شيلي خاليا تماما ( ) .

2- فراغ تور شيلي خاليا من الهواء تماما ( ) .

3- فراغ تور شيلي ليس بها إلا آثار ضئيلة من بخار الماء ( ) .

علل :- ضغط الهواء الجوى في فراغ تورشيلي = صفر

الفكرة:- الضغط عند نقطة مثل (أ) تقع على السطح الخالص للزئبق في
الحوض = الضغط عند نقطة مثل ب تقع في باطن الزئبق في الأنبوبة (
مستوى أفقي واحد ) .

الضغط عند ب = الضغط عند أ

ضغط الهواء الجوى يكافئ الضغط الناشئ عن وزن عمود من الزئبق طوله .76 م مساحة مقطعه وحدة المساحات . يقدر نيوتن /م2

 تقدير قيمة Pa :-



ملحوظة

قراءة البارومتر هي طول عمود زئبق وزنه يعبر عن Pa


أوجد طول عمود الماء الذي وزنه يعادل قيمة Pa




س1: لماذا الزئبق ؟

لأن ( الزئبق يعتبر أكبر السوائل كثافة فيعتبر بالتالي أصغر طولاً – بطئ البخر – لا يلتصق بالجدار ) .


س2: لماذا يفضل الزئبق على الماء ؟


لأن كثافة الزئبق حوالي 13.6 مرة قدر كثافة الماء لذلك يكون طول عمود الزئبق من طول عمود الماء .

س /علل :-

تختلف قراءة البارومتر عند قمة الجبل عن قاعدته ؟

من المعلوم أن :

قراءة البارومتر هي طول عمود زئبق وزنه يعبر عن Pa فعند قمة الجبل
تقل قيمة Pa لذلك تقل قراءة البارومتر وعند قاع الجبل يزداد قيمة Pa لذلك
تزداد قراءته وبالتالي تختلف قراءة البارومتر عند قمة الجبل عن قاعه .


قراءة البارومتر تعتمد على :-

1- قيمة Pa الواقع على السطح الخالص للزئبق في الحوض .

2- كثافة السائل المستخدم . 3- درجة الحرارة .

قراءة البارومتر لا تعتمد على :-

1- مساحة مقطع الأنبوبة . 2- حجم فراغ تور شيلي .

3- طول الأنبوبة. 4- طول الجزء المغمور من الأنبوبة في الزئبق.


س: متى لا يوجد فراغ تور شيلي؟

أ- عندما يكون طول الأنبوبة أقل من أو يساوى 76 سم ....... ≥ 76 سم

ب- عندما يزداد قيمة pa الواقع على سطح الزئبق في الحوض ( بوضع البارومتر في قاع منجم فحم ).

جـ- عندما تكون الأنبوبة مائلة بحيث تكون نهاية الأنبوبة على ارتفاع قدره 76 من سطح الزئبق في الحوض.

د- إذا استخدم سائل كثافته أقل كثافة من الزئبق مثل الماء مثلا .


وحدة قياس ضغط الهواء الجوى

الوزن الطول

M /N =

باسكال =

باسكال = ²m /N

بار 1.013 =

بار = = ²m /N =

باسكال سم /ز 76 =

مم/ز 760 =

تور 760 =

تور = مم/ ز


ما معنى أن :-

ضغط الهواء الجوى = 1. 013 بار - ضغط الهواء الجوى = 760 تور .

علل : لا يتغير ارتفاع عمود الزئبق في البارومتر بتغير مساحة مقطع الأنبوبة

جـ: لأن البارومتر يقيس ضغط الهواء الجوى والضغط الجوى هو ضغط عند
نقطة يقدر بالقوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات المحيطة بنقطة
ما لذلك يكون h ثابت مهما تغيرت مساحة مقطع الأنبوبة حسب القانون :-


لحل مسائل البارومتر





مسائل على البارومتر و المانومتر


بارومتر قراءته 75 سم /ز عند سطح الأرض . ويقرأ عند الطابق العاشر
لمبني 74.5 سم/ز .كثافة الهواء = 1.8 كجم/م3 وكثافة الزئبق = 13600 كجم/م3
احسب ارتفاع المبني ؟

- الضغط عن وزن عمود زئبق طوله .5 سم = الضغط عن وزن عمود من الهواء طوله ارتفاع المبني :

الزئبق hρg ∆ = hρg هواء




واجب (1 ) :

طائرة بها بارومتر يقرأ عند سطح الأرض 75سم /ز ويقرأ على ارتفاع
معين 70 سم / ز متوسط كثافة الهواء 1.29 كجم /م3 – كثافة الزئبق 13600
كجم/م3 . احسب ارتفاع الطائرة .


مسألة : مانومتر قراءته ( 25 + سم/ ز ) – احسب ضغط الغاز المحبوس
بوحدات . ( سم/ز- مم/زئبق - تور – جو – نيوتن/م2 - باسكال – بار) .


ملحوظة : ( لحل مسائل المانومتر )

تور مم/ز → 10 x سم/ز → h+ 76 =P غاز

جو جو

بسكال غاز

واجب (2)

مانومتر قراءته 11 سم/ز . احسب ضغط الغاز المحبوس بوحداته

( سم/ز- مم/زئبق - تور – جو – نيوتن/م2 - باسكال – بار)

واجب (3) :

طبقة من الماء سمكها 50 سم تستقر فوق طبقة من الزئبق سمكها 20 سم .
ما الفرق في الضغط بين نقطتين عند السطح الفاصل بين الماء والزئبق والأخر
عند قاع الإناء ؟


ما معني أن قراءة مانومتر 12 سم ز ؟

ج- يعني أن ضغط الغاز أكبر من Pa بمقدار 12 سم زئبق أو الفرق بين P. Pa ← ∆P= 12 سم زئبق

مثال1/




في الشكل الموضح أمامك احسب ضغط الغاز في كل مستودع على حده.

الحل :-

1 2 3

Pa = P للغاز h – Pa = P للغاز

2 – 76 =

Hg Cm 74 = h + Pa = للغاز 76 +2 =

Hg Cm 78 =









في ضوء حل المثال السابق :

1- ما نوع السائل المستخدم في المانومتر.

2- أحسب ضغط الغاز في كل مستودع لو أستخدم سائل أخر كثافته 800kg/m³ مقدر بالبار .

مثال2/

في الشكل الموضح أمامك مانومتر زئبقي يقيس ضغط غاز محبوس .......

المطلوب :- تقدير الضغط عند نقطة A ، B

الحل :- الضغط عند نقطة A = Hg Cm 76 والضغط عند B (ضغط الغاز ) = Hg Cm 106 = 30 +76 = h + Pa = PB


تطبيقات على الضغط


س- قارن بين الضغط الإنبساطى والضغط الإنقباضى عند قياس ضغط الدم

1- الدم سائل لزج ، يضخ من خلال نظام معقد من الشرايين والأوردة ،
بواسطة تأثير عضلة القلب ، و انسياب الدم خلال الجسم – عادة – ما يكون
انسيابا هادئا.

أما إذا كان معدل انسياب الدم مضطربا فإنه يكون مصحوبا بضجيج،
ويعتبر هذا الشخص مريضا . ومن السهل سماع هذا الضجيج من خلال سماعة الطبيب
عند وضعها على الشريان ، وهذا يحدث عند قياس ضغط الدم ، حيث يوجد – عادة –
قيمتان للضغط .

الضغط الإنقباضى : وفيه يكون ضغط الدم بالشريان في أقصى قيمة له،
ويحدث عندما تتقلص عضلة القلب ، ويندفع الدم من البطين الأيسر إلى الأورطى ،
ومن هناك إلى الشرايين.

الضغط الإنبساطى: وفيه يكون ضغط الدم بالشريان إلى أقل ما يمكن عند
انبساط عضلة القلب ، وفى الإنسان المتمتع بصحة جيدة يكون الضغط الإنقباضى
120Torr والضغط الإنبساطى 80 Torr .


س ما معنى أن الضغط الإنقباضى للدم لشخص = 120 mmHg

أي أن : مقدار ضغط الدم عندما تتقلص عضلة القلب ويندفع الدم من البطين الأيسر إلى الأورطى ومن هناك إلى الشرايين = 120 mmHg .

2- يمتلىء إطار السيارة بالهواء تحت ضغط عالي ، فتكون مساحة التماس
مع الطريق أقل ما يمكن ، أما إذا كان الإطار ممتلئا تحت ضغط منخفض فإن
مساحة التماس بين الإطار والطريق تزداد ، ويؤدى ذلك إلى زيادة الاحتكاك
وسخونة الإطار، ويمكن قياس ضغط الهواء في الإطار بمقياس ضغط الهواء.

علل :عندما يكون الفرق بين ضغط غاز محبوس والضغط الجوى صغير جدا يستخدم الماء بدلا من الزئبق.

جـ : لأن كثافة الماء أقل من كثافة الزئبق حيث الكثافة .

ولذلك فرق ارتفاع عمود الماء أكبر من فرق عمود الزئبق فيسهل قراءته.

ما معنى أن : الضغط الجوى = 1.013 بار .

أي أنه : يعادل الضغط الناشىء عن قوة مقدارها نيوتن تؤثر على وحدة المساحات.

ما معنى أن : ضغط غاز محبوس =3 ضغط جوى.

أي أن : القوة التي يؤثر بها الغاز المحبوس على وحدة المساحات من السطح = نيوتن.

في حالة الغواصة الضغط المؤثر عليها غواصة

ما معنى أن : فرق الضغط داخل إطار سيارة والضغط الجوى = 3 ضغط جوى.

أي أن : الضغط داخل إطار السيارة = 4 ضغط جوى.

الضغط الإنقباضى:

فيه يصل ضغط الدم بالشريان إلى أقصى قيمة له عندما تتقلص عضلة القلب في الإنسان العادي "تور 120"

الضغط الإنبساطى:

فيه يصل ضغط الدم إلى أقل قيمة له عند انبساط عضلة القلب عند الإنسان العادي "تور80".

علل : الضغط عند جميع نقاط المستوى الأفقي في السائل المتجانس متساوي

لأن الضغط عند أي نقطة في باطن السائل = فعندما يتساوى عمق النقاط
أسفل السطح وتتساوى الكثافة يتساوى وزن عمود السائل وتتساوى القوة الضاغطة
على وحدة المساحات وتتساوى الضغوط.


علل : حوائط السدود يكون سمكها من أسفل أكبر من سمكها من أعلى.

حتى تتحمل الزيادة في الضغط الناتج عن زيادة عمق المياه h حيث .

علل : يستخدم الزئبق كمادة بارومترية.

لأن كثافته كبيرة وبذلك يكون ارتفاعه مناسبا حيث الكثافة كما يظل
الضغط في فراغ تور شيلى منعدم لعدم وجود بخار زئبق في درجات الحرارة
العادية.

علل: عندما يكون الفرق بين ضغط غاز محبوس والضغط الجوى صغيرا جدا يستخدم الماء في المانومتر بدلا من الزئبق.


علل: يفضل استخدام المانومتر المائي بدلا من المانومتر الزئبقي لقياس فرق صغير في الضغط .


قارن بين كل من المانومتر والبارومتر من حيث الوظيفة.


اسم الجهاز استخدامه (الوظيفة) فكرة عمله

البارومتر تعيين الضغط الجوى أو تعيين كثافة الهواء أو ارتفاع مبنى الضغط ثابت عند نقط المستوى الأفقي الواحد

المانومتر تعيين فرق الضغط لغاز محبوس عند الضغط الجوى. أو تعيين ضغط غاز محبوس الضغط ثابت عند نقط المستوى الأفقي الواحد


مثال1:

أوجد الضغط الكلى وكذلك القوى الضاغطة الكلية المؤثرة على قاع حوض
به ماء مالح كثافته إذا كانت مساحة مقطع الحوض وارتفاع الماء به واحد
متر ، وكان سطح الماء في الحوض معرضا للهواء الجوى ، وعجلة الجاذبية
والضغط الجوى .

(أ)الضغط الكلى:




(ب)القوة الضاغطة الكلية



مثال2:

استخدم بارومتر زئبقي لقياس ضغط غاز داخل مستودع، فكان سطح الزئبق
في الفرع الخالص أعلى من سطحه في الفرع المتصل بالمستودع بمقدار36cm .

ما قيمة ضغط الغاز المحبوس بوحدات :

(أ) cmHg (ب) Atom (ج) N/m²

علما بأن الضغط الجوى


(أ) بوحدات cm Hg


(ب) بوحدات (Atom) : حول من سم زئبق إلى atom بالقسمة على 76



(جـ) بوحدات N/m² :للتحويل من atom إلى N/m² بالضرب x



ملحوظة :

نصف قطر الأنبوبة (أو مساحة مقطعها) لا يؤثر إطلاقا على ارتفاع كل
من السائلين في فرعى الأنبوبة ، من ذلك يتضح أن مستوى السائل في الإناء لا
يتأثر بشكل الإناء.

مثال3 :

أنبوبة على هيئة حرف U مساحة مقطع فرعها الضيق ومساحة مقطع فرعها
الواسع ملئت جزئيا بالماء ( كثافته )، ثم صب فيها كمية من الزيت (كثافته
) من الفرع الضيق حتى أصبح طول عمود الزيت .5cmاحسب ارتفاع سطح الماء فوق
السطح الفاصل بين الماء والزيت.



مثال4 : كان ارتفاع سطح الماء في خزان يزود مدينة بالماء هو100m فوق
سطح الأرض .ما أقصى ضغط مقدار بالنيوتن /م² يسبب هذا الارتفاع علما بأن
كثافة الماء 1000kg/m³ وعجلة الجاذبية الأرضية 9.8m/sec² .




مثال5: غواصة تغوص إلى عمق 40m حفظ الضغط داخلها عند الضغط الجوى ما
قيمة الضغط الكلى المؤثر على باب كمرتها إذا كان قطره 80cm وكثافة الماء
1030kg/m³ واحسب أيضا القوة الكلية المؤثرة على باب كمرتها .

الضغط داخل الغواصة حفظ عند الضغط الجوى

الضغط الكلى على الغواصة



لحساب القوة الكلية المؤثرة على باب القمرة



مثال6: غواصة مصممة بحيث تتحمل مالا يزيد عن نيوتن /م². أوجد أقصى
عمق يمكن أن تغوص إليه دون أن تتجاوز هدا الحد وأوجد أيضا القوة التى
يتأثر بها باب القمرة وأبعاده سم هذا العمق علما بأن كثافة الماء وعجلة
الجاذبية الأرضية .

الحل:

أقصى عمق يمكن أن تغوص إليه الغواصة





مثال7 : طبقة من الماء سمكها واحد متر تطفو فوق طبقة من الزئبق
سمكها 0.2 ما الفرق فى الضغط عند نقطتين أحدهما عند سطح الماء الخالص
والأخرى عند قاع طبقة الزئبق علما بأن كثافة الماء1000kg/m³ وعجلة الجاذبية
الأرضية 9.8m/sec².




مثال8 : غواصة مستقرة أفقيا في أعماق البحر الضغط داخلها يعادل
الضغط الجوى العادي عند مستوى سطح البحر أوجد: القوة المؤثرة على شباك من
شبابيك الغواصة وهو دائري ونصف قطره = 21 سم ومركزه على بعد 50 م من سطح
البحر علما بأن كثافة ماء البحر 1030kg/m³ ، m/sec² g = 9.8.




مثال9: طبقة من الماء سمكها 50 سم تستقر فوق طبقة من الزئبق سمكها
20 سم ما الفرق فى الضغط عند السطح الفاصل بين الماء و الزئبق والأخرى عند
قاع طبقة الزئبق علما بأن كثافة الماء 1000kg/m³ وعجلة الجاذبية
الأرضية10m/sec² وكثافة الزئبق 13600kg/m³ .




مثال10: أوجد الضغط معبراً عنه بالنيوتن /م² الناتج عن عمود من
الزئبق إرتفاعه 60 سم وما قيمة هذا الضغط الجوى علماً بأن كثافة الزئبق
13600kg/m³ وعجلة الجاذبية الأرضية9.8m/sec² .




للتحويل من إلى ضغط جوى أقسم على




مثال 11: خزان مكعب الشكل طول كل من أضلاعه 2 متر مقفل من طرفه
الأعلى فيما عدا نقطة مثبت فيها أنبوبة رفع رأسية مساحة مقطعها 100 سم²
فإذا ارتفع الماء في الأنبوبة مسافة 2.5m احسب القوة المؤثرة على كل جانب
من جوانب الخزان علماً بأن:



الحل : (1)على القاع : h= 4.5m م



(2)على الجوانب الرأسية: h=3.5mم



(3)على السطح العلوي: h=2.5mم




مثال12: يحمل رجل بارومتر زئبقي كانت قراءته عند الطابق الأرضي 76
سم زئبق وعند الطابق العلوي 74.15 سم زئبق فإذا كان ارتفاع المبنى 200m
فاحسب متوسط كثافة الهواء بين هذين الطابقين علما بأن كثافة الزئبق 13600
kg/m³ وعجلة الجاذبية9.8m/sec² .

التغير في طول عمود الزئبق = التغير في الضغط






فرق الضغط :







مثال13: ما قراءة بارومتر زئبقي عند الطابق العلوي لمبنى ارتفاعه
100m إذا كان البارومتر يقرأ عند الطابق الأرضي 74 سم زئبق ومتوسط كثافة
الهواء بين الطابقين 1.25kg/m³ وكثافة الزئبق 13600kg/m³ وعجلة الجاذبية9.8
m/sec² .


الحل : التغير في الضغط نتيجة الارتفاع 100م




هذا التغير يؤدى إلى تغير في ارتفاع عمود الزئبق .



وتكون قراءة البارومتر.



مثال14: بارومتر يقرأ76 سم عند أسفل مبنى و 74.8 عند أعلى نقطة في
المبنى.احسب ارتفاع المبنى علما بأن متوسط كثافة الهواء 1.25kg/m³ وكثافة
الزئبق ³13600kg/m.

الحل:التغير في قراءة البارومتر



أي أن ارتفاع المبنى= 130.56متر.


مثال15: يوضح الشكل أنبوبة ذات شعبتين تحتوى على كمية من الزئبق
كثافته ³13600kg/m صب في أحد فرعيها 50 سم ماء كثافته 1000kg/m² ثم صب فوق
الماء 50 سم زيت كثافته 800kg/m³ والمطلوب:

إيجاد ارتفاع الزئبق في الفرع الأخر فوق مستوى السطح الفاصل.

الحل:



مثال16: مانومتر يقرأ ضغط = 0.01 ضغط جوى .احسب الضغط المطلق للهواء المحبوس مقدرا بالضغط الجوى ثم بالنيوتن/م² .

الحل : فرق الضغط :

بوحدات اضرب

مثال17: أنبوبة ذات فرعين منتظمة المقطع بها زيت

كثافته 900kg/m³ صب في أحد فرعيها ببطء كحول

فانخفض سطح الزيت بمقدار 6 سم احسب كثافة الكحول

إذا علمت أن ارتفاع عمود الكحول فوق السطح الفاصل

13.5 سم ثم ‘حسب كتلته إذا علمت أن مساحة مقطع كل من الأنبوبتين 2 سم²

الحل: ارتفاع عمود الزيت في الفرع A فوق السطح الفاصل =12 سم وذلك لأن انخفاضه فى الفرع B= 6 سم فيرتفع في الفرع A ضعف المسافة.



إيجاد كتلة الكحول



مثال18: مانومتر يحتوى على زئبق يتصل بمستودع به غاز محبوس فإذا كان
فرق الارتفاع بين سطحي الزئبق في الفرعين هو +25 سم فاحسب فرق الضغط وكذلك
الضغط المطلق للهواء المحبوس مقدرا بالنيوتن /م² علما بأن الضغط الجوى
يعادل وكثافة الزئبق ³13600kg/m .

الحل:





مثال 19 : فرق ضغط قدره مطلوب لإطار سيارة ما قيمة ضغط الهواء المطلق في الإطار وما يناظرها بوحدات الضغط الجوى على الترتيب.

الحل:



للتحويل إلى وحدات ضغط جوى اقسم على




مثال20: فرق ضغط المياه عند الطابق الأرضي يبلغ 3.4 ضغط جوى ما أقصى
ارتفاع يمكن أن تصل إليه المياه في هذا المبنى علما بأن كثافة الماء
1000kg/m³ وعجلة الجاذبية 9.8m/sec² .

الحل:




مثال21: استخدم مانومتر زئبقي لقياس ضغط غاز محبوس داخل مستودع فكان
سطح الزئبق في الفرع الخالص منخفضا عن سطحه في الفرع المتصل بالمستودع
بمقدار 20سم ما قيمة ضغط الغاز المحبوس بوحدة "بار" علما بأن الضغط الجوى
وقت القياس =105 باسكال وكثافة الزئبق 3600kg/m³ وعجلة الجاذبية
الأرضية 10m/sec² .

الحل:



بوحدات بار أقسم على ←

مثال22: الضغط عند نقطة من سطح سائل= .

أي أن القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات من سطح السائل =

ما معنى: الضغط الجوى= .

أي أن الضغط الجوى يعادل الضغط الناشىء عن قوة مقدارها

تؤثر على وحدة المساحات .


ملحوظة

يفضل استخدام الماء بدلا من الزئبق في المانومتر في حالة فرق الضغط
الصغير وذلك لان فرق الارتفاع بين عمودي السائل في الفرعين يتناسب عكسيا
مع الكثافة .



تمرينات


1- احسب طول بارومتر زئبقي وأخر مائي يقرأ الضغط الجوى .... علماً
بأن الضغط الجوى m² /N 10 ×1.013 وكثافة الزئبق النسبية 13.6 والكثافة
النسبية للماء 1.03 وعجلة الجاذبية 9.8 م/ث2

( الجواب 0.76 متر – 10.03 متر )

2- إذا كانت قيمة الضغط الجوى في مكان ما 1.02 × نيوتن/م2

احسب قيمة هذا الضغط بوحدات :- التور – سم ز – كجم م –1 ث -2 علما بأن كثافة الزئبق النسبية 13.6 وعجلة الجاذبية 9.8 م/ث2 .

3- احسب مقدار القوة المؤثرة على وحدة المساحات :- نتيجة ضغط جوى
قدره 1.013 بار مبني ارتفاعه 80 ومتوسط كثافة الهواء 1.25 كجم/م3 والزئبق
كثافته 13.6 × 10 كجم/م3 وقراءة البارومتر عند الطابق الأسفل 75 سم ز فكم
تكون قراءته عند قمة المبني .


4- كيف يمكنك تعيين ارتفاع مبني باستخدام بارومتر تور شيلي ؟

أنبوبة ذات شعبتين بها كمية من الزئبق وكان سطحي الزئبق في الفرعين
في مستوى أفقي واحد . وصل أحد طرفيها بمستودع غاز فانخفض سطح الزئبق في هذا
الفرع بمقدار 2 سم احسب ضغط الغاز علماً بأن كجم/م3 ، Pa = 76 سم زئبق
أو 101300 نيوتن/م2 .

5- مانومتر قراءته 5 سم/ ز أوجد قراءته لو استبدل الزئبق بالماء

( الجواب 68 سم ماء ) .

6- إذا كانت قراءة مانومتر 38 سم/ زئبق أوجد ضغط الغاز المطلق
لوحدات سم/زئبق – نيوتن/م2 – الضغط الجوى علما بأن كجم/م3 ، Pa = 76 سم
زئبق أو 101300 نيوتن/م2 .


أكمل العبارات التالية :-


1- يكون فرق الارتفاع في المانومتر موجبا عندما يكون ..........
أكبر من .............. حيث يرتفع سطح السائل في .......... بينما ينخفض
في ..........

2- يكون فرق الارتفاع في المانومتر سالبا عندما يكون
............... منخفض عن .................... حيث يكون
................. أكبر من .............

10- إذا كانت قراءة مانومتر مائي هي 6.8 سم ماء يكون ضغط الغاز المحبوس بوحدات سم /زئبق هو ..................

11- أثبت بالتجربة أن الحيز الذي يعلو الزئبق في بارومتر تور شيلي فراغ.

12- علل : طول عمود الماء أقصر من طول عمود الزيت عند الاتزان في الأنبوبة ذات الشعبتين .

* ملئت أنبوبة بارومترية طولها 1 متر بالزئبق ثم نكثت في حوض به زئبق تحت الضغط الجوى المعتاد ولم يظهر فراغ تور شيلي .

- يصنع جدار السد من أسفل أكبر سمكا من أعلاه .

- قد يستخدم أحيانا ماء في المانومتر وأحيانا أخرى الزئبق .

- الضغط في سائل واحد في مستوى أفقي واحد متساوي.

- يستخدم دراسة الكثافة في معرفة بعض الأغراض .

- يكون طول خيط الزئبق في أنبوبة بارومترية لا يعبر عن الضغط الجوى.

13- اشرح تجربة عملية لتعيين كثافة زيت الطعام بمعلومية كثافة الماء.

14- عرف الكثافة واشرح أحد تطبيقاتها في الحياة العملية.

15- الجدول التالي يوضح العلاقة بين الضغط P عند نقطة في باطن بحيرة
وعمق هذه النقطة h والمطلوب رسم علاقة بيانية بين الضغط P راسيا وعمق
النقطة h أفقيا ومن الرسم البياني :

20 16 12 8 4 متر h

3 2.5 X 1.8 1.4 بار P




أوجد :

قيمة الضغط X المقابل للعمق 12 متر .

قيمة الضغط الجوى فوق سطح البحيرة- كثافة ماء البحيرة 0اعتبر العجلة 9.8 م/ث2 .

16- في الرسم البياني المقابل علاقة بين الضغط

والعمق لسائلان A ، B .

أ- أي السائلين في إناء مغلق ولماذا ؟

ب- أي منهما أكبر كثافة ولماذا ؟ جـ - ماذا تمثل النقطةc .


17- اختر مما بين الأقواس:

إذا كان الضغط الجوى يساوى .76 م/زئبق فإن ضغط غاز

ثاني أكسيد الكربون في المستودع الموضح بالشكل يساوى

....... تور . ( 80 –800 - 8000 )

ضغط مقداره 1 مم / زئبقي يعادل ضغط .........

( 1 مم بار – 1 مم باسكال – 1 تور – 1 نيوتن/م2 )


في الشكل المرسوم أمامك

إذا كانت كثافة الماء 1000 كجم/م2 تكون كثافة الزيت ( 810 – 800 –900 - 1400 )


في الشكل المرسوم

طول قطرة الزئبق 3.5 سم وضغط الغاز المحبوس 79 سم/زئبق يكون ضغط الهواء الجوى ( 76 – 75.5 – 75 – 72.5 ) سم/زئبق .



18- ارسم علاقة بيانية بين الضغط P ممثلا على محور الرأسي وارتفاع
النقطة عن قاع البحيرةh ممثلا على المحور الأفقي ومن الرسم البياني أوجد :

1- قيمة الضغط (x)المقابل لللإرتفاع 10 متر.

2- كثافة ماء البحيرة. 3- عمق البحيرة.

4- ارتفاع ماء البحيرة الذي ضغطه يعادل الضغط الجوى .

5- قيمة الضغط عند نقطة على عمق 10 متر من سطح البحيرة.


1.5 2.2 2.8 x 3.5


25 18 12 10 5 h م


19- في الشكل المقابل:

أنبوبة ذات شعبتين، إحسب إرتفاع عمود الماء إذا علمت أن كثافة
الزئبق 13600 كجم/م3 ، وكثافة الكيروسين810 كجم/م3 ، وكثافة الماء 1000
كجم/م3 .


قاعدة بسكال


نفرض أن لدينا إناء مزود بمكبس عديم الاحتكاك يحتوى على سائل غير قابل للإنضغاط فإن الضغط عند نقطة في باطن يتعين من:

حيث P1 الضغط على السطح السائل بفعل المكبس عند وضع ثقل على المكبس فإن المكبس لا يتحرك .



جـ : لأن السائل غير قابل للإنضغاط لكن وجود الثقل يزيد الضغط على
السطح بمقدار ∆P ويصير الضغط الباطن عند نفس النقطة ∆P+ hag + P1 = P.

الزيادة الحادثة عن الضغط على سطح السائل – انتقلت إلى باطنه عملية إنتقال الضغط في السوائل يسمي ..... ( بمبدأ بسكال ).


س:- اشرح مفهوم قاعدة بسكال ؟


س/ اكتب المفهوم العلمي ( عملية انتقال الضغط في السوائل )


1- منطوق قاعدة بسكال :- إذا زيد الضغط على سطح سائل غير قابل
للإنضغاط فإن الضغط ينتقل بتمامه خلال جميع أجزاء السائل وجدران الإناء
الحاوي له .

2- تطبيقات مبدأ باسكال :- المكبس الهيدروليكي .







الغرض منه :

الحصول على قوة كبيرةF من قوة صغيرة f وهذه القوة الكبيرة يمكنها
رفع ثقل كبير موضوع فوق المكبس الكبير فتعجز f عن رفعه بدون المكبس وبذلك
يمكن توفير الجهد المبذول كما هو الحال في كراسي أطباء الأسنان – الفرامل –
الهيدروليكيه – رافع السيارات الهيدروليكي.

طريقة العمل :-

1- إذا أثرت قوة صغيرةf على مساحة صغيرة a تولد ضغط كبير.

2- هذا الضغط ينتقل بتمامه خلال جميع أجزاء السائل من سطح السائل
أسفل المكبس الصغير إلى سطح السائل أسفل المكبس الكبير ............

( حسب قاعدة بسكال )

3- تتولد على المكبس الكبير قوة كبيرة A × P = F يمكنها رفع ثقل كبير موضوع على المكبس الكبير يعجز المكبس الكبير عن رفعه.





قانون المكبس :-

الضغط على المكبس الكبير p =p الضغط على المكبس الصغير

* كلما كبرت A وصغرت a زادت قيمة المقدار يضرب × f الصغيرة ينتج F كبيرة .

* لذلك المقدار = يسمي بالفائدة الآلية ( )

عرف : ( الضغط – الكثافة النسبية – الفائدة الآلية ) .

ما معني أن : الفائدة الآلية للمكبس = 100


( قوة المكبس الكبيرة = 100 مرة قوة المكبس الصغير )

علل :

الفائدة الآلية لا تميز لأنها نسبة بين كميتين متماثلتين لهما نفس الأبعاد ......... ( أبعاد الفائدة الآلية )



الشغل = القوة × المسافة . الشغل = الضغط × المساحة × المسافة .

الشغل = الضغط ×الحجم. الضغط ثابت . الحجم ثابت .

الشغل على المكبس الصغير = الشغل على المكبس الكبير

مسافة المكبس الصغير مسافة المكبس الكبير .

=


علل :- الفائدة الآلية < 100 %

لأنه كسر بسطه أكبر دائما من مقامه .

A < a / F < f ....... حيث هي المسافة التي يتحركها المكبس
الصغير إلى أسفل و هي المسافة التي يتحركها المكبس الكبير إلى أعلى.

المقدار < 1 الصحيح . لذلك ........... يسمي بالفائدة الآلية

مسائل المكبس الهيدروليكي




1- نوجد الفائدة الآلية من =


2- نوجد أقصى كتلة يمكن رفعها من الفائدة الآلية


حيث (f ) القوة اللازمة لرفع ثقل المؤثرة على المكبس الصغير حيث M أقصى كتلة يمكن رفعها.

3- نوجد الضغط على المكبس من


4- نوجد المسافة التي يتحركها أحد المكبسين بدلالة مسافة الآخر من



5- نوجد الشغل على المكبسين من

6- كفاءة المكبس ، مسافة المكبس الكبير , مسافة المكبس الصغير , قوة المكبس الكبير, قوة المكبس الصغير.

يستخدم القانون السابق لو طلب أقصى قوة تحصل عليها إذا تحركت المكابس نفس المسافات بفرض أن المكبس يفقد جزء من طاقته 20% مثلا



الرسومات البيانية




1- الفائدة الآلية لعدة مكابس:




في حالة ما يكون المكبسين ليس في مستوى واحد – كما بالشكل :





حيث Mكتلة إسطوانة المكبس الكبير



مسائل الأنبوبة ذات الشعبتين


1- أنبوبة ذات شعبتين طولها 24 سم صب بها ماء حتى 17 سم منتظمة
المقطع – احسب طول عمود الزيت اللازم صبه في أحد الفرعين كي يمتلأ تماما .
كثافة الماء 1000 كجم/م2 . كثافة الزيت 900 كجم/م3 .

طول عمود الزيت = X + 7 ، طول عمود الماء = 2 X

ضــغط الـــماء = ضـــغط الـزيت




علل : المكبس لا يستخدم في مضاعفة الطاقة.

لأنه إذا تحرك المكبس الصغير لأسفل مسافة كبيرة ( ) بفعل قوة صغيرة f
يتحرك المكبس الكبير لأعلى مسافة صغيرة ( ) بفعل قوة كبيرة ( F ) وبذلك
يظل المقدار ( F . y ) ثابت في ظل وجود السائل الغير قابل للإنضغاط الخالي
من فقاعات الهواء . لذلك يكون الشغل على المكبس الصغير = الشغل على المكبس
الكبير .



مثال : قطرا المكبس الكبير والصغير هما 24 سم ، 2 سم أثرت قوة 200 نيوتن على المكبس الصغير العجلة 10 م/ث2 3.14 = أوجد :

1- الفائدة الآلية . 2- أقصي كتلة يمكن رفعها. 3- الضغط على المكبسين.

4- المسافة التي يتحركها المكبس الصغير إذا تحرك الكبير 1 سم .

5- الشغل على كل من المكبسين .

6- أقصي قوة تحصل عليها إذا تحركت المكابس نفس المسافات السابقة بفرض أن المكبس يقف 20 % من طاقتة.

ملحوظة :- لو طلب الشغل اللازم لنقل سائل بين نقطتين.

الشغل = الحجم × فرق الضغط بين هاتين النقطتين.



أسئلة التقويم

1- اذكر قاعدة باسكال وكيف يمكن تحقيقها عمليا ؟

2- اذكر تطبيقا واحد لقاعدة باسكال مع الرسم وما هي نظرية عمله .

3- فيم يستخدم المكبس الهيدروليكي ولماذا يوضع الحمل على المكبس الكبير.

4- عرف الفائدة الآلية للمكبس الهيدروليكي وما هي دلالتها.


س2/ علل لما يأتي :

1- المكبس لا يضاعف الطاقة .

2- المكبس يضاعف القوة .

3- مساحة مقطع المكبس الكبير < مساحة مقطع المكبس الصغير .

ب- ما معني كل من :-

1- الفائدة الآلية لمكبس 100 .

2- نسبة بين المسافة التي يتحركها المكبس الصغير إلى المسافة التي يتحركها المكبس الكبير = 500 .

3- الفائدة الآلية – الفائدة الميكانيكية وما العلاقة بينهما .

جـ - 1- الضغط على المكبس الصغير .............................

2- الضغط على المكبس الكبير = ......................................

3- لكن الضغط على المكبس الكبير يكون ................. الضغط على
المكبس الصغير أي أن ................ = ............... ومنها الفائدة
الآلية للمكبس = ............

4- الشكل على المكبس الصغير ............... والشكل على المكبس الكبير = .........

5- وفي المكبس يكون الشغل ............... لذلك ................. = ................ وتكون الفائدة الآلية ..................

د - اذكر الأساس العلمي الذي بني عليه عمل كل من :

المكبس الهيدروليكي – فرامل السيارات – رافع السيارات – كراسي أطباء الأسنان .

س3/ أ- اذكر شروط كل من

1- اتزان المكبس الهيدروليكي. 2- قدرة المكبس على رفع أثقال كبيرة بقوة صغيرة .

3- انتقال الضغط في السوائل . 4- استخدام السائل في المكبس الهيدروليكي.

ب – عند استخدام المكبس الهيدروليكي كانت النتائج التالية :

F نيوتن 80 160 320 480 y 800

q نيوتن 5 10 20 X 35 50



ارسم العلاقة البيانية بين القوتين ومن الرسم أوجد

1- الفائدة الآلية . 2- قيمة كل من X ، y . 3- إذا كان نصف قطر المكبس الصغير 10 سم فكم يكون نصف قطر المكبس الكبير.

جـ - مساحتي المكبسين الكبير والصغير 25 سم ، 5 سم2 . احسب القوة اللازمة لرفع

ثقل قدرة ( 1 ) طن موضوع فوق المكبس الكبير واحسب المسافة اللازمة التي يتحركها

المكبس الصغير إذا تحرك الكبير 1 سم واحسب الضغط على المكبسين .

د- احسب الشغل اللازم لنقل 5 م3 من الماء بين نقطتين فرق الضغط بينهما 10 × 2 نيوتن /م2.




* قوة الدفع من سائل علي جسم مغمور (Fb)

** بفرض وجود اسطوانة من السائل حجمها Vol ، ارتفاعها h ،

مساحة قاعدتها A فإنها تتأثر بالقوي الآتية :

* قوي تؤثر أفقياً وهي متزنة .

* قوي تؤثر رأسياً وهي :

1- قوة تؤثر رأسياً لأسفل وهي وزن هذا الحجم من

السائل

2- قوة تؤثر رأسياً لأعلي وتنشأ عن فرق الضغط علي السطحين السفلي والعلوي وتسمي قوة دفع السائل

* صفات الجسم الطافي *


أ- الجسم الطافي يزيح كتله من السائل = كتلة الجسم الطافى كله .


علل :- تظل كتلة إناء مملوء لحافته بالماء قبل وبعد وضع قطعة من الفلين تطفو على سطحه ثابته ؟

جـ - لأن قطعة الفلين تزيح كتلة من الماء = كتلة قطعة الفلين .

ب- الجسم الطافى يزيح وزن من السائل = وزن الجسم الطافى .

علل:- يظل وزن إناء مملوء لحافته بالماء ثابت قبل وبعد وضع قطعة من الفلين تطفو على سطحه → أجب بنفسك.

...............................................................................

ج -

جسم ينغمر حجمه فى الماء تكون كثافة الجسم كثافة الماء .

* اختار مما بين الأقواس :

* جسم يطفو ربع حجمه فى الهواء (فوق سطح الماء) تكون كثافة الجسم كثافة الماء.



* جسم ينغمر حجمه في الماء وإذا غمر فى سائل آخر ينغمر نصف حجمه تكون الكثافة النسبية لهذا السائل (1.5 – 0.75 – 1.3 ) .





مسألة (الأزهر 89) :

جسم ينغمر حجمه في الماء بينما ينغمر حجمه في الزيت . كم تكون كثافة الجسم والزيت . (كثافة الماء 1000 كجم / م3).

..........................................................................................

.......................................................................................

مسألة ( مصر 97)

قطعة من الخشب كثافتها 800 كجم /م3 . تطفو على سطح ماء بحيث ينغمر

8 سم3 منها فى الماء . إحسب.

1- كتلة * قطعة الخشب* 2- حجم الجزء الطافي.

..........................................................................................

..........................................................................................

مسألة (الأزهر 1995) :

- جسم حجمه 50 سم3– وضع فى سائل– كان حجم السائل المزاح

40 سم3 هل كان الجسم طافيا أو مغمورا كليا ولماذا. إحسب كتلة الجسم وأحسب كذلك كثافة مادة الجسم.علما بأن كثافة السائل

1000 كجم/م.3

.....................................................................................................................................................................................



2-عندما يكون الجسم طافيا ويحمل كتلة:

قوة الدفع على الجزء المغمور من الجسم = وزن الجسم + وزن ما فوقه .




مسألة ( نماذج الوزارة ):

متوازي مستطيلات خشبي أبعاده 3م, 2م , م : كثافته 600
كجم/م3 يجلس فوقه رجل – كتلته 80 كجم –احسب طول الجزء المغمور من المتوازي
في الماء. ثم احسب مقدار الكتلة اللازم إضافتها كي ينغمر المتوازي كليا
في الماء.

..........................................................................................

..........................................................................................

* طوق نجاه كثافته 400 كجم/م3 . تجلس فوقه طفلة كتلتها 45 كجم
كثافة جسم الطفلة 900 كجم/م3 . احسب حجم الطوق اللازم غمره لكي ينغمر حجم
الطفلة فى الماء. (كثافة الماء 1000 كجم/م3)

........................................................................................

........................................................................................


مسألة (السودان 1993 ):

مكعبين وضع الثانى فوق الأول انغمر حجم الأول – ولما وضع الأول فوق الثانى من الثاني احسب النسبة بين طولي ضلعي المكعبين .

(كثافة الماء 1000كجم/م3).

..........................................................................................

.........................................................................................



3 – عندما يكون الجسم طافيا ثم وضعت فوقه كتله.

يزداد طول الجزء المغمور – يزداد حجم الجزء المغمور

- تزداد قوة الدفع بمقدار الوزن المضاف - الزيادة في الوزن = الزيادة في

قوة الدفع. (الكتلة المضافة )

هو الحجم الذي ينغمر بعد التحميل أو الحجم الإضافي .


مسألة (نماذج الوزارة )

عبارة أبعادها 20م , 10 م تطفو فوق سطح الماء – حملت بعشرة سيارات

كتلة الواحدة 2000 كجم . أوجد الطول الذي ينغمر بعد التحميل . كثافة الماء1000 كجم/م3 .


مسألة (الأزهر 1994):

صندوق خشبي مساحته 1 م2 . ينغمر منه متر من طوله فى الماء
وضعت داخله كتلة مكعبة الشكل من الصلب طول ضلعها 0.4 م كثافة الصلب =7812.5
كجم/م3 – احسب الطول المغمور من الخشب فى الماء كثافة الماء1000كجم/م3.

........................................................................................



مسألة (الأزهر1992):

قارب نجاه كتلته 10كجم ينغمر 4% من حجمه فى الماء – احسب عدد
الرجال التي يحملها القارب حتى ينغمر كليا دون أن يغرق علما أن كتلة الرجل =
62.5 كجم. (كثافة الماء 1000 كجم/م3).

...........................................................................................

..........................................................................................


ملحوظة : 1- الجسم الطافى يزيح كتلة من السائل = كتلة الجسم .

2- لو عطانى كتلة الجسم الطافى + نسبة الجزء المغمور من حجمه يمكن تعيين حجم الجسم كله وكثافته .

من العلاقة M = حتة من بمعلومية (M) و ونسبة الجزء المغمور من حجمه تعين للجسم .

3- لو عطانى حجم الجزء المغمور يمكن تعيين الكتلة .

من العلاقة بمعلومية حجم الجزء المغمور ,

نوجد M للجسم .


4- عندما يكون الجسم طافيا ويحمل كتلة ثم رفعت الكتلة:

يقل طول الجزء المغمور – يقل حجم الجزء المغمور – تقل قوة الدفع بمقدار الوزن المنقوص.

النقص في الوزن = النقص فى قوة الدفع .

الكتلة المتشالة

هو الحجم الذي يظهر بعد رفع الكتلة.


مسألة (نماذج الوزارة)

مكعب خشبي يحمل كتلة 200 جم – وعندما رفعت الكتلة ظهر منه 2سم فى
الهواء –احسب حجم المكعب (كثافة الماء1000 كجم/م3).

........................................................................................

.......................................................................................


5- حساب القوة اللازمة لرفع البالون

1- قوة الدفع = كثافة الهواءx x g حجم البالون كله .

2- الوزن = وزن الغاز داخل البالون + وزن ملحقاته .

= كثافة الغاز x g x حجم البالون كله + كتلة ملحقاته x g

3- قوة الرفع = قوة الدفع – الوزن .



مسألة (مصر 1994):

بالون حجم مستودعه م3 – مملوء بغاز الهيدروجين كثافته 0.09 كجم/م3
وكثافة الهواء 1.29 كجم/م3 كتلة ملحقاته كجم. العجلة 10 م/ث2 احسب القوة
اللازمة لرفع البالون .

..........................................................................................

..........................................................................................


6- قوة الدفع الوزن الحقيقي – الوزن الظاهري.

قوة الدفع = الوزن فى الهواء – الوزن مغمور كليا فى سائل



الكتلة في السائل M الكتلة فى الهواء Vols حجم الجسم كله.


مسألة:

جسم كتلته 250 كجم فى الهواء وكتلة مغمورا كليا فى الماء 200
كجم وكتلة مغمورا فى الزيت كليا 180 كجم – احسب كثافة الجسم و الزيت (كثافة
الماء 1000 كجم/م3) .

..........................................................................................

..........................................................................................


مسألة (طريق التفوق ):

أسطوانة من الالومنيوم كتلتها في الهواء 540 جم وكتلتها في
الماء 320 جم يشك أنها تحتوى على تجويف إحسب حجم التجويف إن وجد علما إن
كثافة الالومنيوم والماء 2700 كجم/م3 1000 كجم/م3على الترتيب.

..........................................................................................

..........................................................................................


صفات الجسم المجوف

ملحوظة:

1- الجسم المجوف له حجمان خارجي وداخلي .

2- الجسم المجوف يزيح حجمه الخارجي (VL) .

3- الحجم الخارجي = الحجم الداخلي (التجويف ) + حجم المعدن

4- كتلة الجسم المجوف = كتلة المعدن = .

5- كثافة الجسم المجوف أقل من كثافة معدنه .

حجم التجويف = الحجم الخارجي (VL) – حجم المعدن ) (


6- حجم المعدن ) ( = .


علل:- وزن الجسم في السائل أقل من وزنه في الهواء؟

.........................................................................................


علل:- الوزن الظاهري لجسم معلق في سائل = صفر؟

..........................................................................................


علل:- تطفو سفينة مصنوعة من الحديد في الماء بينما يغوص مسمار من الحديد في الماء .


7- حساب قوة الشد في الخيط .


عند حل المسائل في هذه الحالة يطبق في القانون:-


حجم الجسم كله x g x ( ) = (قوة الشد ) T

قوة الدفع قبل قطع الخيط = كثافة السائل X العجلة X حجم السائل (الجسم) كله .


قوة الدفع بعد قطع الخيط = كثافة الجسم X العجلة X حجم الجسم كله.

وذلك إذا كان طافيا أي كثافة الجسم أقل من كثافة السائل حيث تقل قوة الدفع .


قوة الدفع بعد قطع الخيط تظل ثابته = كثافة السائل X العجلة X
حجم الجسم كله وذلك إذا كان غاطسا أي كثافة الجسم أكبر من كثافة السائل .



مســألة:

جسم حجمه .002 م3 – كثافته 600كجم/م3 – مربوط بخيط في قاع إناء به ماء كثافة 1000 كجم/م3 العجلة 10م/ث2- احسب :

1- قوة الدفع قبل قطع الخيط . 2- الشد في الخيط .

3- قوة الدفع بعد قطع الخيط . 4- حجم الجزء الطافى بعد قطع الخيط .

..........................................................................................

..........................................................................................

8- الجسم المعلق :

أ- جسم معلق في سائل واحد :- الوزن كله = قوة الدفع على الجسم كـلـه.


مسألة (نماذج الوزارة )

1) غواصة حجمها 1000م3 – معلقة تحت سطح ماء عذب مباشرة كثافته
1000كجم/م3 نقلت إلى ماء مالح كثافته 1030 كجم/م3 العجلة10 م/ث2 . احسب
:-

1- قوة الدفع في الحالتين . 2- حجم الجزء المغمور في الماء المالح .

3- ماذا تستفيد من ذلك ؟

...........................................................................................

.....................................................................................


2) تطفو سفينة علي سطح ماء بحر كثافته 1030 كجم/م3 إذا إ،نقلت إلي
ماء عذب كثافته 1000 كجم/م3 تغير حجم الجزء المغمور بمقدار 3 م3 احسب :

1- حجم الجزء المغمور في ماء البحر .

2- قوة الدفع علي السفينة في الماء العذب .

3- وزن السفينة .

ملحوظة هامة:

لو أعطاني جسم معلق في سائل . تكون = إذا نقل لسائل أخر أكبر
كثافة يطفو الجسم وتظل قوة الدفع ثابتة = الوزن في الحالتين ويقل حجم الجزء
المغمور بنسبة الزيادة في الكثافة . بحيث يظل المقدار ,ثابت


علل :-

1- يزداد طفو السفينة إذا نقلت من ماء عذب إلى ماء مالح؟

2- سهولة السباحة في الماء المالح عنها في الماء العذب .

3- الأجسام الطافية يكون قوة دفع السوائل المختلفة عليها متساوية.

(انظر إجابات كل التعليلات في مذكرة الموائع)

.........................................................................................




أيهما أكبر قوة دفع ولماذا؟
ج FB = بFb = اFb ج
< ب < أ





جـ - جسم لأن الجسم معلق في السائل جـ

ب- جسم معلق في سائلين :- قوة الدفع في السائلين = وزن الجسم كله .



بمعلومية الحجم . بمعلومية الطول .


مسألة (نماذج الوزارة):


مسطرة معدنية طولها 20 سم يظهر منها 4 سم في الهواء فوق طبقة من
الزيت سمكها 10 سم – يعلو طبقة من الماء – في حوض زجاجي – الكثافة النسبية
للزيت 0.8 - احسب الكثافة النسبية للمسطرة .

9- تجربة ميلد وقاعدة أرشميدس


- قبل غمر الثقل :


- بعد غمر الثقل :


- النسبة بين عدد القطاعات قبل وبعد غمر الثقل عند ثبوت التردد والطول

والكثافة الطولية :




- النسبة بين الترددين قبل وبعد غمر الثقل عند ثبوت عدد القطاعات والطول

والكثافة الطولية :



مثال :

في تجربة ميلد استخدمت شوكة رنانة ثابتة التردد تهتز بفعل مغناطيس
كهربي ، وعندما علق ثقل حجمه وكثافته 2500kg/m3 في نهاية الخيط إنقسم إلي
أربع قطاعات ، وعند غمر الثقل في سائل انقسم الخيط إلي خمس قطاعات أوجد :

أ[ النسبة بين قوة شد الخيط في الحالتين.

ب[ كثافة السائل فقط في المانومتر .

ملحوظة

ا- تكون إشارة h موجبة إذا كان سطح السائل في الفرع الخالص أعلى من سطحه في الفرع المتصل بالغاز المحبوس .

2- تكون إشارة h سالبة إذا كان سطح السائل في الفرع الخالص أقل من سطحه في الفرع المتصل بالغاز المحبوس .

نص قاعدة أرشميدس

الحجم المغمور كليا أو جزيئا في مائع ( سائل أو غاز ) يكون مدفوعا
بقوة إلى أعلى تعادل وزن حجم المائع الذي يزحه الجسم كليا أو جزئيا على
الترتيب .


العلاقة بين وزن الجسم في الهواء ووزنه وهو مغمور في السائل

- إذا استبدلنا اسطوانة السائل السابقة التخيلية بأسطوانة من مادة
صلبة لها نفس الشكل والحجم ولتكن كثافة مادتها عندئذ ستظل قوة الدفع
التي يؤثر بها السائل على الاسطوانة الصلبة كما هي واتجاهها لأعلى

- يزاح السائل المسافة ويكون وزن الاسطوانة التي تمثل الجسم
المغمور واتجاهه إلى أسفل وتكون القوة المحصورة المؤثرة على الجسم
المغمور
.



عند غمر جسم في سائل مثل الحجر في هذا الشكل يزيح سائل محل الحيز
الذي شغله الجسم وهذا السائل المزاح يعتبر وزن فوق السائل الأول وله وزن
يضغط على السائل وبذلك يزيد الضغط على كل نقطة في السائل وعلى القاعدة
وبذلك يكون الجسم المغمور يؤثر على السائل بقوة لأسفل تساوى وزن السائل
المزاح (سواء معلق أو مغمور اوطافى) وكذلك السائل يدفع الجسم بقوة لأعلى
تعادل وزن السائل المزاح ومضادة له وهذا هو

" قانون نيوتن الثالث" .

نص قانون الطفو :

إذا طفا جسم و استقر فوق سطح سائل فإن قوة دفع السائل على الجزء المغمور من الجسم تعادل وزن الجسم الطافي كله.



تطبيقات على الطفو

1- تقنية المعالجة بالماء :

يعاني بعض المرضي من مشكلة رفع أو تحريك أطرافهم بسبب ضرر أو مرض
بالعضلات أو المفاصل وفي إطار هذا العلاج الطبيعي لابد أن يغمر المريض جسمه
في الماء فينعدم وزنه تقريبا وتقل بذلك القوة والمجهود اللازم لتحريك
أطرافه وأداء تمرينات العلاج الطبيعي.


2- في الأبحاث العلمية:

تجرى بعض التجارب والتي تحتاج إلى انعدام وزن الجسم لذلك يوضع
الجسم في سائل له نفس كثافة الجسم فيكون وزن الجسم مساويا لقوة الدفع لذلك
يصبح الوزن الظاهري منعدم أي حالة انعدام وزنه .





3- فكرة عمل الغواصة:

تطفو الغواصات عندما يمتلئ الفراغ بداخلها بالهواء ثم تعوض عندما
يمتلئ هذا الفراغ بالماء . وكذلك الأسماك لها مثانات هوائية تملؤها بالهواء
لتساعدها على الطفو ثم تفرغها من الهواء لتساعدها على الغوص .


4- فكرة الغوص في الماء:

تنفس الغواص هواء مضغوط عند الغطس إلى أعماق قليلة حتى يتعادل الضغط
على رئتيه مع الضغط الخارجي كما يتغير الغواص الضغط في السترة التي
يرتديها عند الغطس إلى أعماق كبيرة ليتحكم في قوة الطفو .

5- بحر لا يغرق فيه أحد:

ويوجد هذا في البحر الميت بالأردن وفلسطين حيث تركيز الأملاح فيه
عالية بسبب حرارة الجو ويتبخر الماء منه لذلك تصبح كثافة ماء البحر أكبر من
كثافة جسم الإنسان لذلك يطفو الإنسان ولا يغرق ويستطيع أي إنسان أن يستلقى
فيه على ظهره على سطح الماء.

6- لا يشعر الإنسان بالضغط الجوي ؟

جـ- يتلاشى الإحساس بالضغط الخارجي لحدوث اتزان بين ضغط السوائل و الغازات الموجودة داخل الجسم مع الضغط الجوي .

7- يراعي تفريغ جزء من السفينة عند انتقالها من ماء مالح إلي ماء عذب .

جـ- لان قوة الدفع علي السفينة في الحالتين متساوية ( قوة الدفع
تساوي وزن السفينة ووزنها ثابت ) . ولوجود علاقة عكسية بين كثافة السائل
وحجم الجزء المغمور من الجسم الطافي ، لذا كلما قلت كثافة السائل يزداد حجم
الجزء المغمور والعكس صحيح .

8- يزداد احتمالات حدوث نزيف الدم من الأنف والأطراف عند التواجد في آماكن مرتفعة جدا

جـ- لان ضغط الهواء الخارجي يكون صغيرا جدا حيث يقل ضغط الهواء كلما
ارتفعنا عن سطح البحر ، بينما يكون ضغط الدم داخل الشرايين أكبر كثيرا من
ضغط الهواء الخارجي لذلك يحدث نزيف.


س/ الرسم البياني يمثل العلاقة بين قوة الدفع Fb على جسم مغمور في عدة سوائل وكثافة كل منها .

1- ماذا نستنتج من هذه العلاقة .

2- اذكر ما يساويه قسمة الميل على حجم الجسم .

جـ - 1- نستنتج أن قوة دفع السائل تتناسب طرديا مع كثافة السائل.

2- ميل الخط =


اختر الإجابة الصحيحة مما بين الأقواس:

1- وعاء مملوء لحافته ماء وزنه(w)وضعت قطعة من الفلين وزنها(w1) على سطح الماء وبذلك يصبح وزن المجموعة معا مساويا

.

2- قطعتان من الحديد والألمونيوم متساويتان في الحجم غمرتا في الماء
فإذا كانت كثافة الحديد أكبر من كثافة الألومنيوم فإن النقص في وزن قطعة
الحديد (أكبر من – أقل من – يساوى )النقص في وزن قطعة الألومنيوم.


3- وضع جسم في الماء فكان حجم الجزء الظاهر ¼ حجم الجسم الأصلي , فتكون الكثافة النسبية لمادته تساوى:(1 - ¾ - ½ - ¼ ).


4- قطعة من الخشب تطفو فوق الماء بحيث يكون حجمها فوق سطح الماء
الحجم الكلى وعندما توضع في زيت له نفس درجة حرارة الماء يظهر حجمها فوق
سطح الزيت فإن الكثافة النسبية للزيت تساوى: .

علـل

1- الوزن الظاهري لجسم معلق في سائل يساوى صفر.

جـ- من المعلوم أن

قوة الدفع – الوزن الحقيقي= الوزن الظاهري للجسم. وعندما يكون الجسم معلق يكون لذلك


2- يغمر في الماء جسم المريض الذي يعانى من مشكلة في رفع أو تحريك أطرافه.

جـ حتى ينعدم الوزن تقريبا ويقل المجهود اللازم لتحريك أطرافه.

3- لبعض الأسماك مثانات هوائية.

جـ لمساعدتها على الطفو في الماء عند امتلائها بالهواء والغوص عند تفريغها من الهواء.

4- يتنفس الغواص هواء مضغوط عند الغوص في الأعماق.

جـ حتى يعمل على تعادل الضغط داخل رئتيه مع الضغط الخارجي.


5- وزن الجسم مغمورا في السائل أقل من وزنه في الهواء.

جـ لأن الجسم يتعرض إلى فرق في الضغط تنشأ عنه قوة دفع تعمل من أسفل
لأعلى عكس اتجاه الوزن – لذلك يقل وزن الجسم بمقدار قوة الدفع عليه ولأن
كثافة السائل أكبر من كثافة الهواء تكون قوة دفع السائل > قوة دفع
الهواء ويكون الوزن في السائل أقل من الوزن في الهواء.

6- يزداد طفو سفينة إذا نقلت من ماء عذب إلى ماء مالح.

جـ -لأن كثافة الماء المالح أكبر من كثافة الماء العذب لذلك يقل حجم
الجزء المغمور من السفينة في الماء المالح عن الجزء المغمور في الماء
العذب بنسبة الزيادة في كثافة الماء المالح عن كثافة الماء العذب كي يظل
المقدار ثابت ويظل الدفع ثابت مساويا الوزن.

7- ثبوت وعاء مملوء لحافته بالماء قبل وبعد وضع قطعة من الفلين تطفو على سطحه.

جـ لأن قطعة من الفلين تزيح كتلة من الماء مساوية لكتلتها.


8- يطفو الخشب فوق سطح الماء.

جـ - لأن كثافة الخشب أقل من كثافة الماء فتكون قوة دفع الماء أكبر من الوزن وتكون المحصلة إلى أعلى ويطفو.


9- السباحة في ماء البحر أسهل من السباحة في ماء النهر.

جـ- لأن كثافة ماء البحر أكبر من كثافة ماء النهر وقوة الدفع واحدة
في الحالتين لأن الجسم طافي فيكون عمق الجزء المغمور في ماء البحر أقل و
الطافي أكثر فيسهل السباحة في ماء البحر.

10- بالون مملوء بغاز الهيليوم لا يستمر في الارتفاع في الهواء ولكن يتوقف عن الارتفاع عند ارتفاع معين.

جـ- لأن قوة دفع البالون (وزن الهواء المزاح) تقل لأن كثافة الهواء
تقل بالارتفاع لأعلى فتقل Fb حتى تساوى وزن البالون والغاز فيه فتكون
المحصلة = صفر يتوقف عن الارتفاع.


11-لا يتغير وزن كأس مملوء بالكامل ماء عند وضع قطعة فلين تطفو عليه بينما تزيد عند وضع قطعة معدنية تغوص.

جـ- لأن وزن الفلين الطافي = وزن الماء المزاح فتظل كتلة الكأس كما
هي ولكن القطعة المعدنية وزنها أكبر من وزن الماء المزاح فيزيد الوزن.


12-تطفو سفينة مصنوعة من الحديد ويغوص مسمار من الحديد في الماء.(حل أخر)

لان متوسط كثافة السفينة اقل من كثافة الماء لذلك تكون قوة دفع
الماء على السفينة تكون اكبر من وزن السفينة وتكون المحصلة لأعلى وتطفو في
حين كثافة المسمار اكبر من كثافة الماء لذلك تكون قوة دفع الماء اقل من وزن
المسمار وتكون المحصلة إلى أسفل ويغوص.


أمثلة محلولة

1- قالب معدني كتلته 40 كجم وحجمه 5000 سم³ يظل معلقا في زيت كثافة 760 كجم/م³ بواسطة حبل احسب:

1- قوة الدفع. 2- الشد في الحبل.

الحل:




2- قطعة من الحديد كتلتها0.12 كجرام . فإذا كانت كثافة الحديد 7850
كجم/ م³ احسب حجم هذه القطعة . ربطت هذه القطعة بقب ميزان وغمرت في الماء
احسب كتلتها الظاهرية إذا علمت أن كثافة الماء1000 كجم/ م³ وعجلة الجاذبية
9.8 م/ث².

الحل :




3- جسم كتلته 50 كجم في الهواء 45 كجم وهو مغمور في الماء احسب:

أ- قوة دفع الماء للجسم . ب- حجم الجسم.

علما بأن كثافة الماء 1000 كجم/ م³وعجلة الجاذبية الأرضية 9.8 م/ث.


الحل: حساب قوة الدفع




حساب حجم الجسم




4- إناء معدني كتلته 4كجرام وكتلته وهو مملوء بالماء 54 كجرام وكتلته وهو مملوء الجلسرين 67 كجرام فما الكثافة النسبية للجسرين.



الحل:

5- قطعة معدنية غمرت في الماء ثم في البنزين ثم في الجلسرين فكان
النقص في وزنها عما كان في الهواء هو 2 نيوتن و 1.8نيوتن2.549 نيوتن على
الترتيب احسب كثافة كل من البنزين و الجلسرين علما بأن كثافة الماء 1000
كجم/ م³وعجلة الجاذبية الأرضية9.8 م/ث.


الحل:

النقص في الوزن = قوة الدفع - فى حالة الماء




هذا الحجم يمثل حجم الماء وحجم البنزين وحجم الجلسرين.

في حالة البنزين



في حالة الجلسرين




6- قطعة من الخشب ينغمر حجمها عندما توضع في الماء و ينغمر
حجمها عندما توضع في الزيت أوجد كثافة كل من الخشب والزيت علما بأن كثافة
الماء كجم/م³.

الحل:

زيت









الجسم الطافي







7-

أ- جسم يطفو حجمه فوق سطح الماء تكون الكثافة النسبية لمادته هي .....

ب- جسم ينغمر حجمه تحت الماء تكون النسبة بين كثافته إلى كثافة الماء هي ......


الحل: الجسم الطافي





8- قيمة النسب المئوية لحجم الجزء الذي يطفو من مكعب من الجليد فوق
سطح الماء إذا كانت كثافة الجليد 920 كجم/ م³ وما حجم مكعب الجليد الذي
ينغمر بالكامل في الماء إذا وضع فوقه كتلة مقدارها 10 كجم.


الحل: الجسم الطافي









وزن الجسم + وزن الثقل = قوة الدفع






9-عبارة جوانبها رأسية تستخدم لنقل السيارات عبر خليج العقبة حملت
بعدد 20 سيارة كتلة منها 2000 كجم فإذا كان طول العبارة 20 متر وعرضها 10
أمتار علما بأن أوجد:

أ- الحجم الإضافي من ماء البحر الذي تزيحه العبارة نتيجة تحميلها.

ب- العمق الذي ستغوص به العبارة في ماء البحر الذي كثافته1030 كجم/ م³.

الحل:



وزن الثقل = قوة الدفع على الجزء الظاهر و اختفى




= الحجم الإضافي من ماء البحر نتيجة التحميل


(2) لإيجاد العمقh`



10- متوازي مستطيلات من الخشب طوله 3 م وعرضه 2 م و ارتفاعه0.5 م
كثافة مادته 600 كجم/ م³ احسب عمق الجزء الذي يختفي منه تحت سطح الماء
عندما يجلس فوقه شخص كتلته 80 كجرام وما أقصى كتلة يمكن أن توضع فوقه بحيث
ينغمر المتوازي بالكامل في الماء.



الحل:



(1)عندما يجلس فوقه شخص كتلته 80 كجرام

وزن المتوازي + وزن الشخص = قوة الدفع




العمق الذي يختفي تحت سطح الماء.

(2) أقصى كتلة لغمرة بالكامل في الماء وزن المتوازي+وزن الكتلة= قوة الدفع







11- إذا وزنت مكعبات متساوية الحجم من الحديد والنحاس والرصاص فى الهواء ثم وزنت وهى مغمورة في الماء كان النقص في أوزانها متساويا.

الحل :

وذلك لأن : المكعبات متساوية الحجم ووزنت مغمورة في سائل واحد فإن
النقص في وزن أي منها = قوة الدفع ويكون متساوي حيث أن قوة الدفع .




12- مكعب معدني طول ضلعه 10 سم ووزنه النوعي 2.7 معلق في خيط أوجد الشد في الخيط مقدراً بالنيوتن في الحالات التالية:

أ- عندما يكون المكعب معلقا في الهواء.

ب- عندما ينغمر نصفه في الماء. .

جـ عندما ينغمر كليا في الماء. .

الحل:




(1) المكعب في الهواء





(2) ينغمر نصفه في الماء



(3)عندما ينغمر كليا في الماء






13- قطعة من النحاس معلقة في قلب ميزان فكانت كتلتها في الهواء 765
جم وكتلتها وهى مغمورة في الماء 675 جم وكتلتها وهى مغمورة في الجلسرين
652.5 جم فإذا كانت كثافة الماء احسب كثافة كل من النحاس و الجلسرين ( ).

الحل: قوة دفع الماء



هذا الحجم يمثل حجم النحاس والماء و الجلسرين.

(1) كثافة النحاس .

(2) قوة دفع الجلسرين



14- صندوق أجوف من الخشب مساحة قاعدته يطفو رأسيا فوق الماء
فينغمر 0.5 متر من ارتفاعه احسب ارتفاع الجزء المغمور منه عندما يوضع
بداخله مكعب معدني طول ضلعه0.4 متر علما بأن كثافة مادة المكعب 7812.5
كجم/ م³وكثافة الماء


15- قارب نجاة كتلته 10كجرام ينغمر 4% من حجمه في الماء احسب أقصى
عدد من الرجال يمكن أن يحمله القارب تحملهم دون أن يغرق بفرض أن كتلة الرجل
الواحد62.5 كجرام.


16- وضع جسم حجمه 50 سم³ في كأس به ماء فأزاح 40 سم³من الماء فهل
غاص الجسم أم طفا ولماذا ؟ احسب كثافة الجسم إذا كانت كثافة الماء 1000
كجم/ م³.

17- كرتان من معدن واحد حجم كل منهما م² أحداهما مصمتة والأخرى
مجوفة وعندما وضعتا معا في حوض به ماء وجد أن أحدهما تغوص بينما تعلق
الأخرى أوجد حجم الفراغ في الكرة المجوفة علما بأن كثافة المعدن2707 كجم/ م
³وعجلة السقوط الحر 10/ث² .


18- صندوق على شكل متوازي مستطيلات مفتوح من أعلى كتلته60 كجم
قاعدته على شكل مستطيل طوله 100 سم وعرضه80 سم وعمق المتوازي 50 سم احسب:

أ- المسافة التي يغوصها الصندوق عند وضعه في الماء.

ب- كتلة الجسم اللازم وضعه في الصندوق حتى يغوص إلى عمق 30 سم.

علما بأن: 1000 كجم/ م³.

جـ- احسب مقدار الكتله اللازم وضعها كي ينغمر كليا في الماء.


19- كرة من البلاستيك كتلتها 0.25 كجرام كثافتها 900 كجرام /م³ تطفو
فوق السطح الفاصل بين الماء والكيروسين كما في الشكل ما الحجم الذي
ينغمر منها تحت السطح الفاصل علما بأن كثافة الماء1000 كجم/ م³ وكثافة
الكيروسين 820 كجم/ م³.


20- سبيكة من الألومنيوم يشك أنها تحتوى ثقوبا داخلية ناتجة من
فقاعات غازية تكونت أثناء صب الألومنيوم علقت في قلب ميزان حساس فكانت
كتلتها في الهواء 540 جرام وكتلتها وهى مغمورة تماما في الماء 320 جم
بافتراض أن كثافة الألومنيوم 2700 كجرام/م³ أوجد حجم الثقوب إن وجدت.












21- ربط بالون مملوء بالهواء بقاع حوض من الزجاج . ثم مليء الحوض
بالماء حتى غمر البالون بالكامل بفرض أن الحوض بمحتوياته انتقل من سطح
الأرض إلى سطح القمر؟ ناقش مع التعليل هل يطرأ على البالون أي تغيير؟

جـ - يزداد حجم البالون نتيجة نقص الضغط الخارجي المؤثر عليه
والمتزن مع ضغط الهواء بداخله . وذلك نتيجة نقص قيمة عجلة الجاذبية الأرضية
على سطح الأرض.

23- علقت كرة جوفاء من النحاس أسفل سطح الماء في إناء. وضح مع
التعليل ماذا يحدث لوضع الكرة في الإناء بأكمله من سطح الأرض إلى سطح
القمر؟


جـ- الكرة متزنة تحت تأثير تساوى وزنها mg لأسفل مع قوة الدفع عليها
لأعلى ويحذف g من الطرفين فتصبح النسبة بين وزن الكرة إلى قوة الدفع
كالنسبة بين كتلة الكرة إلى كتلة الماء المزاح ونظرا لثبوت الكتلة فلا
يتأثر وضع الكرة بنقل الإناء من سطح الأرض إلى سطح القمر.


24- صح أو خطأ مع التصويب إن وجد: عندما يغوص شخص في حمام سباحة قرب القاع يزداد كل من قوة الدفع والضغط المؤثرين عليه؟


جـ- العبارة خطأ لأنه عندما يغوص شخص في حمام سباحة قرب القاع يزداد
فقط الضغط المؤثر عليه , أما قوة الدفع فلا يتأثر بعمق الشخص أسفل سطح
الماء متى غمر كليا.


25- وضع مكعب من الثلج في كأس زجاجي ثم مليء الكأس إلى حافته
بالماء. ناقش في ضوء قاعدة أرشميدس ما يحدث من تغيرات عندما ينصهر الثلج
الموجود بالكأس.

جـ- نظرا لكبر كثافة الماء عن كثافة الثلج يصبح حجم الماء الناتج عن
انصهار الجليد أقل من حجم الجليد نفسه : لأن كلاهما له نفس الكتلة ولذلك
يظل سطح الماء بالكأس كما هو عند حافته بعد انصهار الجليد.


26- وضع كأس عميق مملوء لحافته بالماء على ميزان ثم غمر فيه جسم
معلق بخيط طويل بحيث لا يلامس قاع الكأس . فأزاح حجما من الماء لأعلى و
انسكب خارج الكأس بحيث ظل سطح الماء عند الحافة. فإذا جفف الماء المنسكب ،
قارن بين قراءة الميزان قبل غمر الجسم وبعده في حالة ما إذا كان الجسم
مصنوع من الخشب مرة ومن الحديد7860 Kg\m³ وكثافة الخشب 550 kg\m³.

جـ- لا تتغير قراءة الميزان قبل غمر الجسم وبعده في حالة ما إذا كان
الجسم من الخشب أو من الحديد : لأنه في الحالة الأولى يطفو الخشب فوق سطح
الماء بعد أن يزاح وزن من الماء مساوية لوزنه و بالتالي تظل الكتلة فوق
الميزان ثابتة في الحالتين . وفى حالة الحديد يؤثر رد فعل قوة دفع الماء
للجسم المعلق على قاعدة الإناء , و بالتالي على الميزان فتغوص بذلك وزن
السائل المزاح وتظل قراءة الميزان ثابتة.

27- اسطوانة من الألومونيوم معلقه في ميزان فكانت كتلتها وهي في
الهواء 250 جم وكتلتها وهي مغمورة في الكحول 180 جم وهي مغمورة في الماء
200 جم إذا كانت كثافة الماء 1000 كجم/ م3 احسب كثافة الألومونيوم والكحول.


28- غواصة حجمها 1000م3معلقه تحت سطح ماء عذب مباشرة كثافته 1000كجم/ م3 نقلت إلي ماء مالح كثافته 1030كجم/ م3 احسب :-

1- قوة الدفع في الحالتين . 2- حجم الجزء الذي يظهر من الغواصة في الماء المالح . 3- ماذا تستفيد من ذلك .g= 10.


النمط الأول :- اذكر استخداما واحدا لكل مما يأتي واكتب الفكرة لها:

1- البارومتر. 2- المانومتر المائي. 3- المانومتر الزئبقي. 4- المانومتر.

5- الأنبوبة ذات الشعبتين. 6- مبدأ باسكال. 7- قاعدة ارشيمدس. 8- اختبار سرعة الترسيب. 9- السوائل العالية اللزوجة .


النمط الثاني :- ما المقصود بكل مما يأتي :-

1- الكثافة النسبية للزيت = .8

2- الضغط عند نقطة في باطن سائل = 5000 نيوتن/م .

3- الضغط الجوى المعتاد 1.013 بار . 4- الضغط الجوى المعتاد .

5- الفائدة الآلية لمكبس 100 .

6- قوة الدفع على جسم ما = 30 نيوتن.7- معامل سريان السائل = 3 م3/ث

8- معامل الزجاج سائل 0.001 كجم م-1 ث-1.

9- قوة الدفع على جسم معلق في السائل = 50 نيوتن .

10- النسبة بين مربع نصف قطر المكبس الكبير إلى مربع نصف قطر المكبس الصغير = 500 . 11- السريان المستقر والمضطرب .


النمط الثالث / اكتب المفهوم العلمي

1- كتلة وحدة الحجوم من المادة

2- القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات المحيطة بنقطة .

3- يكافئ الضغط الناشئ عن وزن عمود زئبقي طوله 76 سم مساحته الوحدة

4- الضغط الناشئ عن وزن عمود من السائل طوله ( hم ) يمتد من تلك النقطة إلى سطح السائل مساحته وحدة المساحات .

5- إذا أثر ضغط على سائل محبوس في إناء فإنه ينتقل بتمامه إلى جميع أجزاء السائل

6- إذا غمر جسم كليا أو جزئيا في مائع يلقي دفعا يعادل وزن المائع المزاح كليا أو جزئيا على الترتيب .

7- يقدر بعض خطوط الانسياب المارة عموديا على وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة

8- خاصية للموائع تنتج من الاحتكاك بين الطبقات تقلل قابليتها للانسياب.

9- سرعة السريان تتناسب عكسيا مع مساحة مقطع الأنبوبة.

10- قوة الدفع على الجزء المغمور من جسم في مائع مساوية وزن الجسم الطافي .

11- القوة المماسية المؤثرة على وحدة المساحات من سطح سائل تحدث فرق
سرعة قدرة. 1 م/ث بين طبقتين متساويتين المسافة المغمورة فيها 1 م


النمط الرابع :- علل :-

1- يتساوى ارتفاع السائل في فرعي الأنبوبة ذات الشعبتين مهما اختلف قطرها

2- في البارومتر لا يصلح الماء كمادة بارومترية .

3- المكبس الهيدروليكي لا يستخدم في مضاعفة الطاقة .

4- قد لا يتكون فراغ تور شيلي في بارومتر زئبقي موضوع على سطح البحر

5- لا يتغير ارتفاع الزئبق داخل البارومتر مهما اختلف قطر الأنبوبة .

6- قد يلزم استخدام سائل ذو كثافة صغيرة في المانومتر أحيانا .

7- لا تطبق قاعدة باسكال على الغازات في الظروف العادية ( متى تستخدم )

8- لا يتحرك المكبس داخل السائل بالرغم من الضغط عليه إذا كان محبوسا .

9- وزن الجسم في الماء أقل من وزنه في الهواء .

10- قوة الدفع على السفينة في الماء العذب = قوة الدفع عليها وهي في الماء المالح .

11- السباحة في الماء المالح أسهل من السباحة في الماء العذب .

12- تطفو سفينة مصنوعة من الحديد ويغوص مسمار مصنوع من الحديد في الماء .

13- الوزن الظاهري لجسم معلق في السائل = الصفر.

14- اختلاف قراءتي البارومتر عند قمة جبل عن قاعدة .

النمط الخامس

ضع علامة ( > ، < ، = ) بين القوسين فيما يلي .مع التفسير ؟

1- الوزن النوعي للزيت ( ) الوزن النوعي للزئبق .

2- سرعة حركة المكبس الكبير ( ) سرعة حركة المكبس الصغير .

3- دفع ماء البحر ( ) ماء النهر على .

4- الوزن الظاهري لجسم معلق في سائل ( ) صفر .

5- ارتفاع الماء ( ) الزيت في ذات الشعبتين .

6- ضغط المكبس الكبير ( ) الصغير.

7- بار ( ) 100 ألف باسكال .

8- الشغل على المكبس الكبير ( ) الصغير .

9- قوة دفع ماء على كرة من حديد ( ) قوة دفع الزيت عليها .

10- النقص في وزن كرة من الحديد ( ) النقص في وزن كرة من الألمونيوم لهما نفس الحجم مغمورتان كليا في الماء.


تابع المسائل

س/ في الشكل المرسوم أمامك اذكر اسم هذا الجهاز

اذكر استخدامه – ومتى يستخدم ثم اكتب الفكرة العلمية التي بني عليها عمله ثم عين:

أ- الكثافة النسبية للسائل المستخدم .

ب- مقدار القوة اللازمة لرفع ثقل قدرة 220 كجم موضوع فوق المكبس الكبير .


س/ في الشكل المرسوم ( س ) اسطوانة من نفس الماء حجمها 900 سم3 – كثافة الماء 1000 كجم/م2 العجلة 10م/ث2 احسب :

أ- ضغط الماء على السطح العلوي للاسطوانة .

ب- ضغط الماء على السطح السفلي للاسطوانة .

ج- فرق الضغط المؤثر على السطح العلوي والسفلي لها

د- قوة دفع الماء على الاسطوانة .

هـ- وزن اسطوانة الماء .

و- ما العلاقة بين الكميتين الناتجتين عن د ، هـ .

س/ إذا استبدلت هذه الأسطوانة بأخرى من الخشب لها نفس الأبعاد
والحجم احسب قوة الدفع على اسطوانة الخشب وكثافة الخشب 600 كجم/م3 – اذكر
نص القانون الذي يوضح هذه الحالة .


صحح الخطأ دون تغيير ما تحته خط إن وجد:

1- تزداد قوة الدفع من السائل على الجسم الطافي كلما قلت كثافة السائل .

2- إذا طفا جسم فوق سطح سائل ثم استبدل الجسم بآخر مماثل للأول في الحجم إلا أنه أقل كثافة فإن الجسم يغوص في السائل .

3- إذا كانت النسبة بين نصفي قطري المكبسين في المكبس المائي 9 : 2 تكون النسبة بين القوتين على المكبسين هي 81 : 4 .

4- كثافة الرصاص > كثافة النحاس وكثافة النحاس > كثافة
الألومنيوم فعندما نزن مكعبات متساوية الحجم من كل منها في الهواء ثم نزنها
مغمورة كليا في الماء يكون النقص في وزن مكعب الرصاص أكبر من النقص في وزن
مكعب النحاس .











الوحدة الثانية الفصل الخامس




الدرس الاول


خواص الموائع المتحركة



السريان الهادئ ( الطبقي- الانسيابي ) السريان المضطرب (الدوامى)

1-فيه تنزلق طبقات السائل المتجاورة في يسر وسهولة ونعومة.

2-فيه كل كمية صغيرة من السائل تتبع أو تتخذ مسارا متصلا يسمي خط الانسياب.

3-لا تتعدى سرعة السائل عن السرعة الحرجة

1- يتميز بوجود دوامات صغيرة دائرية

2- يحدث عند انتقال الغاز من حيز صغير إلى حيز كبير أو من ضغط عالي إلى منخفض.

3- تتعدى سرعة السائل عن السرعة الحرجة.


شروط السريان الهادئ:

1- لا توجد قوى احتكاك بين طبقات السائل .

2- السريان غير دوار أي أنه لا توجد دوامات.

3- لا تتوقف سرعة السائل عند أي نقطة على الزمن.

4- أن يكون معدل سريان السائل ثابت على طول مساره لأن السائل غير قابل للإنضغاط وكثافة السائل لا تتغير مع المسافة أو الزمن.

خط الانسياب :

هو المسار الذي تتخذه كمية صغيرة من السائل عند انتقاله من طرف لأخر في أنبوبة الانسياب .


معدل السريان :

هو عدد خطوط الانسياب المارة عموديا خلال وحدة المساحات عند نقطة معينه وتعرف كذلك( كثافة خطوط الانسياب )


اتجاه السرعة اللحظية

هو اتجاه المماس المرسوم لخط الانسياب من نقطة معينه في لحظة معينة.


خواص خطوط الانسياب:

1- لا تتقاطع لأن المماسات المرسومة للخطوط من النقط المتناظرة متوازية أي لها اتجاه واحد.

2- اتجاه المماس المرسوم لخط الانسياب عند نقطة يحدد اتجاه السرعة عند تلك النقطة .

3- تتزاحم خطوط الانسياب عند السرعات العالية وتتباعد عند السرعات المنخفضة .

معادلة الاستمرارية ( معادلة الاتصال ) :

هي معادلة ( علاقة ) تربط معدل سريان سائل بسرعته ومساحة مقطعه

نتصور أنبوبة سريان يسرى بها سائل سريان هادى أي أن :-

1- السائل يملأ الأنبوبة تماما .

2- تكون كمية السائل الداخل إلى الأنبوبة من أحد طرفيها مساويا
لكمية السائل التي تخرج منها من الطرف الأخر في نفس الزمن لأن السائل غير
قابل للإنضغاط .

في الشكل المرسوم نأخذ مستويين متوازيين الأول مساحته ( A1 )
والثاني مساحته ( A2 ) عموديين على خطوط الانسياب ولذلك يكون حجم السائل
المنساب خلال المساحة ( A1 ) في وحدة الزمن مساويا حجم السائل المنساب في
المساحة ( A2 ) في نفس الزمن آي أن معدل التدفق الحجمي ثابت ولأن السائل لا
يغير كثافته مع تغير المسافة أو الزمن لذلك يكون معدل التدفق الكتلي ثابت .
















سرعة السريان عند أي نقطة في الأنبوبة تتناسب عكسيا مع مساحة مقطع الأنبوبة عند تلك النقط .

تطبيقات هامة

1- تصنع خراطيم عربات إطفاء الحرائق ذو طرف مدبب رفيع.

ج/ من المعلوم أن حسب العلاقة ( )

وعندما تضيق مساحة المقطع تعلو السرعة وتزداد سرعة اندفاع المياه وتقطع مسافات بعيدة

2- تتزاحم خطوط الانسياب عند السرعات العالية وتتباعد عند السرعات المنخفضة.

ج/ من المعلوم أن حسب العلاقة ( ) وعندما تعلو السرعة تضيق
المساحة و تتزاحم الخطوط وعندما تنخفض السرعة تزداد المساحة وتتباعد الخطوط
. حيث أن عدد خطوط الانسياب ثابت


3- سرعة الدم في الشعيرات الدموية أبطء منها في الشريان الرئيسي رغم أن نصف قطر الشعيرة أصغر من نصف قطر الشريان .

ج/ لأن مجموع مساحات الشعيرات مجتمعة أكبر من مساحة مقطع الشريان
الرئيس بمفردة والسرعة عكسيا مع مساحة المقطع ( ) لذلك تكون سرعة الدم في
الشعيرات أبطأ منها في الشريان مما يتيح فرصة تبادل الغازات وحماية
الشعيرات من الانفجارات .

4- سرعة المياه في أنابيب الرش أكبر منها في الأنبوبة الرئيسية.

جـ/ لأن مجموع مساحات الأنابيب الصغيرة مجتمعة أقل من مساحة مقطع الأنبوبة الرئيسية حسب العلاقة ( )

5- وصل خرطوم من المطاط بفوهة صنبور ينساب منه الماء انسيابا هادئا
. فسر لماذا تقل مساحة مقطع عمود الماء المنساب من الخرطوم عندما توجه
فوهته رأسيا لأسفل . بينما تزداد مساحة مقطعه عندما توجه فوهته لأعلى؟

جـ- عندما توجه فوهة الخرطوم لأسفل يتحرك الماء المنساب في اتجاه
الجاذبية الأرضية فتزداد سرعته من لحظة لأخرى أثناء السقوط فتقل بذلك مساحة
المقطع نظرا لثبوت معدل الانسيابQ=AV وعندما توجه فوهة الخرطوم لأعلى
يتحرك الماء ضد الجاذبية الأرضية فيتحرك بعجلة تقصرية ، وتقل سرعته من لحظة
لأخرى فتزداد مساحة المقطع نظرا لثبوت معدل الإنسياب.

ما معني أن :

1- معدل تدفق سائل من مقطع أنبوبة = 2 م3/ث .

معني ذلك أن :- حجم السائل المنسابة خلال مقطع الأنبوبة كل ثانية = 2 م3


2- كتلة السائل المنسابة خلال مقطع الأنبوبة كل ثانية = 10 كجم.

ج2ـ/ يعني ذلك أن معدل التدفق الكتلي السائل 10 كجم/ث .

ملحوظة:

• إذا قلت مساحة المقطع إلى النصف زادت سرعة السريان إلى الضعف .

• إذا قل نصف القطر إلى النصف زادت سرعة السريان إلى أربع أمثالها.

• قانون بقاء الكتلة هو الذي يؤدى إلى معادلة الاستمرارية .

• طاقة الحركة = ½ جول . طاقة الوضع = جول .

مسائل معادلة السريان





إذا انتهت بعدد من الثقوب أو شريان ينتهي بعدد من الشعيرات



معدل التدفق الحجمى



معدل التدفق الكتلي





← = حجم السائل المناسب خلال زمن معين

ثواني ← = كتلة السائل مناسب خلال زمن معين






الدرس الثانى



علل

1- عندما يتحرك جسم صلب في مائع يفقد كمية تحركه ؟

لأنه تلتصق به طبقة من المائع تأخذ جزءا من سرعته وهذه الطبقة يلتصق
بها مجموعة أخرى من الطبقات ويترتب على ذلك أن يفقد الجسم الصلب سرعته
تدريجيا ويفقد كمية تحركه حتى تنعدم أن يلقي مقاومة من المانع بسبب لزوجته .

2- عندما يتحرك مائع في أنبوبة فإن أجزاؤه المختلفة تتحرك بسرعات مختلفة ؟

بسبب وجود قوى احتكاك كبيرة جدا بين طبقة من المائع والجدار الصلب
لذلك تقل سرعة هذه الطبقة وتقل قوى الاحتكاك تدريجيا كلما بعدنا عن الجدران
وتزداد سرعة الطبقات وتبلغ أقصاها عند المنتصف حيث قوى الاحتكاك صغيرة جدا
.

3- يشعر سكان الأدوار العليا بسرعة الرياح عن سكان الأدوار الأرضية ؟


لوجود قوى الاحتكاك الكبيرة بين طبقة الهواء وسطح الأرض لذلك تقل
سرعته و تقل قوى الاحتكاك تدريجيا كلما بعدنا عن سطح الأرض فتزداد سرعة
الرياح ويشعر بها سكان الأدوار العليا وتقل قوة اللزوجة .


4- لا يستطيع ورد النيل النمو عند منتصف ماء بحيرة وينمو عند الشاطئ ؟

لأنه عند الشواطئ تزداد قوة الاحتكاك مع الجدران وتقل السرعة
ويستطيع النمو وامتصاص الغذاء والأملاح وعند المنتصف تقل قوى الاحتكاك
وتزداد سرعة المياه ولا يستطيع النمو . ويضعف وتجرفه المياه .


5- المراكب القادمة من أسوان إلى القاهرة تسير في منتصف نهر النيل
بينما في طريق العودة تسير بجوار الشاطئ طبقا لقانون اللزوجة تكون سرعة ماء
النيل عند منتصف النهر كبيرة جدا وتقل السرعة تدريجيا إلى أن تصل
نهايتهما الصغرى عند الشاطئين حيث تزداد قوة اللزوجة لذلك.


أ- المراكب القادمة من أسوان إلى القاهرة تسير في منتصف النهر حيث
اتجاه سرعة الماء مع اتجاه سرعة المراكب وتزداد السرعة النهائية للمراكب .

ب- المراكب المتجهة من القاهرة إلى أسوان تسير بجوار الشاطئ لأن
اتجاه سرعة الماء عكس اتجاه سرعة المركب وهذا يقل من سرعة المركب النهائية
بقيمة بسيطة .


ظاهرة اللزوجة يعني إيه سائل لزج

العسل ........... لزج ( يلزق في أيدينا ) والزيت ( يزيت أيدينا )
والماء ماء ....... ( يبلل أيدينا ) بس الماء سهل التخلص منه بالتجفيف
والعسل يلتصق بجدران الكوب والملعقة المستخدمة في تقليبه وينسكب بصعوبة .

@لا تنسوا سقوط المطر من السحب العالية لولا لزوجة الهواء لسقطت
قطرات المطر على رؤوسنا بسرعات كبيرة متزايدة بفعل الجاذبية الأرضية شكرا
أيها الهواء اللزج لقد أبطأت سرعة سقوط قطرات المطر يعني الهواء اللزج
يقاوم حركة قطرات المطر بين طبقاته .

@ لا تنسوا مقاومة الهواء الجوى لطبقة الهواء الملاصقة لجسم سيارة
متحركة ونشعر بها في السر عات الكبيرة عند إخراج يدنا من نافذة السيارة
ونسمع صوت مقاومة الهواء كلما يزيد السائق من سرعة سيارته .

@ يعني اللزوجة هي مقاومة داخلية في المائع تعطل حركته أثناء سريانه
وتعطل حركة جسم خلاله وهي تشبه قوى الاحتكاك بين الأجسام الصلبة المتحركة
التي تعوق حركتها بعضها البعض .

@ بعض السوائل تكون ذات قابلية للحركة والانسياب عالية وقدرتها على
مقاومة حركة الأجسام فيها منخفضة يعني قوى الاحتكاك بين الطبقات منخفضة أي
ذات لزوجة منخفضة مثل ( الماء – الكحول – الكيروسين )

@ بعض السوائل تكون قابليتها للحركة والانسياب منخفضة وقدرتها على
مقاومة حركة الأجسام فيها عالية يعني قوى الاحتكاك بين الطبقات كبيرة آي
ذات لزوجة عالية مثل ( الزيت – العسل – الجليسرين ) .


تعريف اللزوجة :-

هي تلك الخاصية التي تتسبب في وجود مقاومة أو احتكاك بين طبقات المانع تعوق انزلاق بعضها فوق بعض .


سؤال هام :- أجب بنفسك وأعرض إجابتك.

مـا معني آن : لزوجة العسل > لزوجة الــماء .


علل : لزوجة الجليسرين اكبر من لزوجة الكيروسين .

تفسير خاص اللزوجة :- ( هام جدا )


1- نتصور كمية صغيرة من سائل محصورة بين لوحين مستويين السفلي ساكن ( 0 = V ) والعلوي يتحرك بسرعة قدرها ( V ) م/ث .

2- طبقة السائل الملاصقة للوح السفلي الساكن تبدو ساكنة ( 0 = V )
طبقة السائل الملاصقة للوح العلوي المتحرك تتحرك بنفس سرعة اللوح العلوي
المتحرك ( V ) م/ث وباقي طبقات السائل بين اللوحين تتحرك بسرعة تتراوح من
صفر إلى ( v ) م/ث . حيث تتزايد من اللوح الساكن إلى اللوح المتحرك .

التفسير.




أ- بسبب قوى الالتصاق بين جزيئات سطح اللوح السفلي وجزيئات طبقة
السائل الملاصقة له . حيث تنشأ بينهما قوى احتكاك تعوق انسياب طبقة السائل
هذه وتبدو ساكنة عديمة الحركة .

ب- لنفس السبب تتحرك الطبقة العليا للسائل بنفس سرعة اللوح العلوي .

ج:- توجد قوى شبيهه بقوى الاحتكاك بين كل طبقة من طبقات السائل
والطبقة التي تعلوها – فتعوق انزلاق بعضها فوق بعض مما ينشأ عنه فرق نسبي
في السرعة بين كل طبقة والتي تعلوها .


* العوامل التي تعتمد عليها قوى الاحتكاك ( قوة اللزوجة ) بين
الطبقات لكي