This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
وال تتخــذ شـكال محـددا مثـل السوائل والغـازات ھي مواد قـابلة لالنسیاب:المــوائــع لھا التي
الضغط ط علیھا وتنقلـقابلیة لإلنضغاط عن السوائل ذات الحركة االنسیابیة التي تقاوم الضغ
تالي حجم الغاز ھو حجم وبال فیھجـدل أي حیز توـازات تشغـوالغ م معینــخاللھا لما لھا من حج
الحیز الذي یشغـلھ
وحـدة الحجم من المادة عـند ثبـوت درجة الحرارةةتقدر بكتل:)ρ(كثافة المادة
وتكتب عـلـى الصورة
) M.L-3 : ( ثافةــأبعــاد الك :ادةــثافة لمـؤثرة في الكـوامل المـــالع ٠ذريــیر في الوزن الـ التغ– ١ ٠)السلوك الجماعي لجزیئات المادة( االختالف في المسافة البینیة بین الذرات والجزیئات-٢ رارة درجة الح-٤ ٠وع المـــــادة ـ ن-٣
الكتلة أو الحجم وال تتوقف علىألنھا خاصیة فیزیائیة للمادة تتغـیر بتغـیر نوعھا ودرجة حرارتھا إال أن تغیر أي رغــم أن كثافة المادة تحســـب عــددیا بداللـــة الكتلة والحجـــم: عــلـل-١
ثافة ؟ ـ من الكریـھما ال یغمن
ألن التغـیر في الكتلة یصاحبھ نفس التغـیر في الحجم فـتظل النسبة ثابتة والكثافة تتغیر بتغیر *
٠درجة الحــرارة ونـــوع المادة والسلوك الجماعي لجزیئاتھا
= المیل للخط المستقیم = ρ الكثافة
٣- م٠ كجــم 1000=ء كثافة المـــــا : أنىما معــن -٢
عند ثبـوت درجة الحرارة كجم1000كتلة وحدة الحجـوم من الماء قـدرھا : أي أن *
-: مثـال*
٣م / كجم 7980 دتھاامثافة ـ وكرامـ ج 33.4096طـر كـرة من الحـدید كتـلتھاـأحسب ق
= )القطرة أو الفقاعة أو الوعاء الكرى( رةـحجم الك :الحـل
النوعـي كجم، وكتلتھا مملؤة بسائل الوزن 1.5 زجاجة كتلتھا وھي مملؤة بالماء-٣ أحسب كتلة الزجاجة فارغة٠ كجم1.54نفس درجة الحرارة ھي في1.04لھ ) كیلوجرام 0.5:وابـــــالجـ(
10ي النقي الموجودة فح من كتلتھ كم كتلة المل%25 محلول ملحي نسبةالملح فیھ تمثل-٤ المحلول باللــتر م وماحج1.2ل؟علما بأن الكثافة النسبیة للمحلول الملحيلـــترمن المحــلو )ترا ــ لـ 30:الجــواب ( كجم من المـلح النقــي؟9الذي یحتوي على
عـلـى وحدة المسـاحات عمـودیاھو مقدار القوة المتوسطة المؤثرة : الضغط عند نقطة مـا * النقطــةالمحیــطة بتلك
لوحدة الحجوم من المادةةھو الطاق :الضغط عند نقطة ما*
العوامـل المؤثرة في الضغــط*
) A( المســـاحة- ٢، ) F( القــوة العــمودیة -١
مساحة الضغــط یــزداد بـزیادة القــوة ویقـل بزیـادة ال*
تستخدم في المناطق الصحراویة؟ التي تستخـدم إطارات عریضة للسیارات الثقیلة-١عـــلل فـیقـل انغماسھ في الرمال ر یقل الضغط الواقع على اإلطاةلزیادة المساحة السطحی
) A(مع المساحة) θ(زاویة) F(عندما تصنع*
)......١(
)٢..( )A(مع العمودي على المساحة)θ(زاویة)F(عنعندما تص*
) ١ ( F Fsinθ) ٢ (F FCosθ
FCosθ θ A θ
A Fsinθ A
)M L-1 T-2: ( معــــادلة األبعــــــــــاد*
٣- م ٠جـــول= باسكال لضغـط وحدات اN/m2 ٢- ث١-م٠كجم = ٢-م٠ نیوتن
عجالتھا األربعة لة منـلى كل عجـواقع عـن والضغـط الــ ط 1.2لتھاـیارة كتــس: ثـالــم *1.5x105 ارـفرض أن الضغط متساوي على العجالت فأوجد المساحة من كل إطـوب٢م /ننیوت
)ب(الزئبق عند PB – PA)أ(دالماء عن= فرق الضغط بـین أ، ب : الحــــل
g hρ زئبق = P∆) = g h ρ زئبق +g hρ ـــ ) ماءg hρ ماء
سم ماء30x10-2x10x13600 55= وزن عمود الزئبق لوحدة المساحات سم 30 زئبق أ ٢م/ نیوتن 408x102= فرق الضغط بـین أ ، ب
ب
قمرة على أوجد القوة المؤثرة غواصة حفظ الضغط داخلھا عند الضغط الجوي: مــثالسطح البحر علما بأن كثافة متر من 80 على عمق ا سم ومركزھ42االغواصة إذا كان قطرھ
٣م/ كجم 1030=ماء البحر :الحــــــل
البحرح على سطPa یعادل الضغط الجويPالضغط داخل الغواصة51088.9801030.... ×=××=∴=∴−+= PhgPPahgPaP ρρ ٢م/ نیوتن
)A( والمساحة 22 .1386.021.021.0
722. mrA =××==π
NPAF .1012.11386.0108 55 ×=××==
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
لذلك ءندسي لكل جز الھلیرتفع السائل في إناء متعـدد األشكال بنفس المقـدار مھما كان الشك
مستوى سطح البحر واحـد لكل البحار المتصلة ببعضھا
ارتفاع السائل على قطر األنبوبة فال یتوق*
الشعـریةة ذلك على األنبوبقال ینطب*
... ...
* * * *
A B C D
:الغـرض منھا ) معـلوم الماء( تعیین كثافة سائل بمعلومیة سائل أخرالیمتزج معھ-١ تعیین الكثافة النسبیة لسائل ال یمتزج مع الماء-٢ )سائل ال یمتزج مع الماء (تعیین كثافة الزیت : تـجــربة* كمیة ماء – كمیة زیت-منتظمة المقطع) رأسیتین شعبتن( أنبوبة ذات فرعین:األدوات*
میتریةــدرجة میللـــمسطــــرة مد فرعیھا، ثم ـبأح )أكبر كثافة( نصب كمیة الماء في األنبوبة ذات الشعبتین أوال-١:الخطـوات*
) قل كثافةأ(نصب كمیة الزیت في الفرع الثاني بعـد اتزان السائل في الفرعین نأخذ مستوى أفقي واحد یمر تحت السطح الفاصل-٢
A ,Cبالفرعین بـین الماء والزیت عند النقطتین وحیث النقطتین A , D نقیس ارتفاعي الماء والزیت فوق السطح الفاصل عند-٣
Pa Pa ةعند نقط واحد في مستوي أفقي = PA ةعند نقط PD
) الزیت Pa +ρogho =Pa +ρwghw ρo c B ρw ( المـاء
زیت hw ho ماء
A D الزیت الماء
تیمكن تعیین كثافة الزی بالقیاسhw ,ho، ومعلومیة ρoوبعـلومیة كثافة الماء
في الماء یوضع ب یمتزج أو یذول الكثافة النسبیة لسائو كثافة أنفي حالة تعیی
الزئبق لیعمل كسطح فاصل بینھما مثل الكحـول والماء
الحـظ
o
w
w
owwoo h
hhh =∴=ρρ
ρρ
)ینـفرع(ت شعبتین زان السوائل في أنبوبة ذاــات
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
: ن السائلین ـیـب عند السطح الفاصل یمتزجان باألنبوبة ذات الشعبتین یكون في حالة وجود سائلین ال *
2h2ρ=1h1ρ األنبوبة منتظـمة المقطع وفرعیھا مساحة مقطعیھما متساوي -١
:الـــــ مث أنبوبة ذات فرعـین ملئت لنصفھا ماء، ثم صب زیت بأحد فرعیھا فارتفع الماء بالفرع
٣م / كجم880 سم أحسب ارتفاع الزیت إذا كانت كثافة الزیت8يموضعھ األصلاألخرعن
سم عن السطح 16 یصبح ارتفاع الماء سم عن موضعھ األصلي8الماء ارتفع: ـلـــــالحــ الفاصل
cm 18.18=1 h0.16x1000=1xh880 ohoρالماء=الزیتwhwρ
الھابط األنبوبة أحد الفرعین متسع عن اآلخر واختالف مساحة مقطعیھما، حجم السائل -٢
2L2A=1L1A ن األخر إذالفرعالصاعد ب حجم السائل1V=2Vبأحد الفرعین
: مثــــــال
ت سم ملئ 70ار وارتفاعھـــأنبوبة ذات شعبتین رأسیتین مساحة مقطع أحد فرعیھا ضعـف األخ
تھ فكم یكون ارتفاع ـب في الطرف المتسع زیت إلى أن امتأل لفوھإلى منتصفھا بالماء ثم ص
1 ، للـمــاء 0.8الزیت فوق السطح الفاصل إذاعلمت أن الكثافة النسبیة للزیت
: الحــــل
٥- ) E.C.G - ١٩٨٢( عمـود التربة الالزم لتغطیة حسب طول٢م/ نیوتن2x107 وضغـطھ الداخلي كم2حـقـل بترول عمقھ
في ھذا ٢ث/ م9.83= عجلة الجاذبیةن أعتبر أ٣م/ كجم1900 إذا كانت كثافة مادة التربةلھذا الحق ؟ العمق والمكان
) متر1070: وابالج(
القوة المؤثرة على أوجد- غواصة حفظ الضغط داخلھا عند الضغط الجوي)١٩٩٠مصــر( -٦ بأن االبحر علممتر من سطح 50قعلى عم سم ومركزه 21شباك الغواصة إذا كان نصف قطره
٣م/ كجم1030=كثافة ماء البحر ) :وابـــالج (
xxhhPP AB 31000)35(8002211×=+×∴×=×∴= ρρQ
XXX 220028000300080028000 =∴=+
cmHcmX oil 7.47357.127.122200
28000=+=∴==∴
N5106995.0 ×
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
الجدول التالي یوضح )١٩٩٥مصـر( -١٣عند نقطة في باطن ) P(العالقة بین الضغط
ح ـــعن سط)h(ھذه النقطة بحیرة وعمق وعمق يالمحور الرأسممثال على ) P( رسم عالقة بیانیة بین الضغط والمطلوبالبحیرة أوجــدالبیاني ومن الرسم ممثال على المحور األفقي) h(النقطة
مترا 12المقابل للعمق ) x( قیمة الضغط -١
٢م/قیمة الضغـط الجوي فوق سطح البحیرة وقت إجراء التجربة بوحدات نیوتن-٢
وائي الذي یدور مع الكرة األرضیة ویسبب وزنھ الضغط ـ الھفالــھو الغ؟ويــ الجالفـما الغ*بالتالي صحیح وسسطحھا والعكعلى سطح األرض وتزداد كثافة الھواء بالقرب من الجوي
یزداد الضغــط الجوي بالقرب من سطحھا والعكس صحیح المحیطة ھو وزن عمود الھواء الذي مساحة قاعدتھ وحدة المساحاتوي؟ـــما الضغــط الج*
/ نیوتن1.013x105=بنقطة عند سطح البحــر وارتفاعھ حتى نھایة الغالف الجويمستوى سطح مساحة قاعدتھ الوحدة عندمود من الزئبق الذي ـویقدر بوزن ع، )ریباـتق(٢م
متر 0.76البحر وي؟ـــط الجــلیھا الضغـف عـتوقـل التي یـوامــما الع* الـبحـــرحاالرتفـاع أو االنخفـاض عن مســتوى سطــ) ١ ) لھا تغیر من وزن عمود الھواء وتبعايتغیر من كثافة الھواء الجو( درجة الحـرارة) ٢ ) g األرضیةةیغیر من عجلة الجاذبی(لذي یقع علیھ المكانخـط العـرض ا) ٣
الذي یمثلھ طسـم في أنبوبة بارومتریة،أوجد مقدار الضغ70عمود من الزئبق ارتفاعھ: مثال ٣م/ كجم13600الزئـبقة كثاف٢ث/ مg=9.8ھذاالعمود بوحدات الضغـط الجوي علما بأن
:الحـــــل
P = 70x10 =700 torr) ز٠مم( بوحدة التور-١
P =ρgh=13600x9.8x0.7=0.93296 × 105 بوحدة باسكال -٢
5= 0.93296 بـــــــار -٣
5
101093296.0 ×
= P
921.0 جـــــــو -٤7670
0.920985 = أ و =
5
10013.11093296.0
×× P =
باسكال؟ 510x1.013= الضغــط الجوي عنـد نقطـة : نما معنى أ* 1.013x105الضغط الجوي یعادل الضغـط الناشيء عن عمود من الزئبق وزنھ:معنى ذلك أن
متر مربع عند تلك النقطـة 1 ومساحة قاعدتھنیوتن ضغـــط جــــوي؟ 3= الضغــط الجوي عنـد نقطــــة : نما معنى أ*
الجوي أمثال الضغـط3=الضغـط المؤثر على وحدة المساحات المحیطة بتلك النقطة:معنى ذلك أن یوتن ن3x1.013x105 والقوة المؤثرة على وحدة المساحات المحیطة بتلك النقطة
كثافتھ كبیرة وبالتالي طول عمود الزئبق المكافيء للضغـط الجوي صغیرا مناسباألن )ρ
α1h (
ویظل الضغـط في فراغ تورشیللي منعـدما لعـدم وجود بخار زئبق في درجات الحرارة العادیة وال یوجد بھا فراغ أنبوبة بارومتریة مملوءة بالزئبق وتنكس عمودیا في حوض بھ زئبق-٢
تورشیللي؟
سم76 من أقـــــل نیكو األنبوبة طـــول ألن **
بھا د أنبوبة بارومتریة مملوءة بالزئبق وطولھا متر وتنكس في حوض بھ زئبق وال یوج-٣ فراغ؟
سم76 األنبوبة في ھذه الحالة مائلة وال یتجاوز ارتفاعھا الرأسيألن **
المـــاء بدال من الزئبق في البارومتر كمادة بارومتریة؟مال یستخد -٤ مترا وھـذا ال یتحقق عملیا 10.3ألن عمود الماء المكافيء للضغــط الجوي كبیرا یبلغ
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
ارتفاع الجبل؟أوجـــــد فرق الضغط الناتج عن فرق قراءتي المانومتر = مود الھواءـفرق الضغط لع: الحــــل
∆P =∆P ρgH =(P1 – P2) 1.3x10xH =(1.013x105 -105) 510x0.013= H متر100= ارتفاع الجبل
13
74.6سم عند الطابق األرضي والطابق العـلوي 76 بارومتر زئبقي ارتفاع الزئـبق فیھ:مـثال ٣م/ كجم13600، للزئبق1.27المبنى ءسم،احسب ارتفاع المبنى إذا كان متوسط كثافة ھوا
: الحــل
air
HgairHg
hhHgHhhgP
ρ
ρρρ
)()( 21
21.
−=∴=−=∆
mH 15027.1
1360010)6.7476( 2
=××−
=∴−
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
ح الزئبق في الفرع القصیر المتصل بالمستودع عند فتح الصمام یندفع الغاز ویضغـط على سط -١ فینخفض بھ ویرتفع تبعا لذلك في الفرع الخالص الطویل في نفس الوقت
سطحي الرئبق بالفرعین یكون معبرا عن فرق الضغـط ن مقدار االرتفاع أو االنخفاض بی-٢
مستودع بھ غازمضغوط بـین الغاز المحبوس والضغـط الجوي
صـمام في مستوى أفـقـي واحـد A ,B حیث أن النقطتین-٣ A A B hالضغـط عند = ضغــط الغــاز المحبوس Bالضغـط عند ) الضغط الجويh+Paضغط عمود الزئبق الذي ارتفاعة)=(P(ضغـط الغـاز
P=Pa+ρ g h ضغـط الغاز المطــلق
∆P= Pgas- Pa= ρ g h فرق ضغـط الغاز المحبوس والضغط الجوي فرق الضــغط ســـالب فرق الضغـط موجب صفــر = ط فرق الضغ
h=zero ویكون
∆P =صفر
P=Paالغاز الزئبق ویكون عال یرتف
واحد يبمستوى أفق بالفرعین
P =Pa+h cmHg
∆P =+h cmHg
P=Pa+ ρ g h باسكال
∆P=+ ρ g h باسكال
یرتفع Pa أكبرمن Pالغاز
الزئبق بالفرع الخالص
P =Pa-h cmHg
∆P =- h cmHg
P =Pa - ρ g hباسكال
∆P = - ρ g h باسكال
یرتفع Pa أقـل من Pالغازالزئبق بالفرع المتصل
بالمستودع
سم زئبق ؟ 12 قــــراءة مــانــومـــتر : أنىما معـن*أو سم زئبق12ضغـط الغـاز أكبـر من الضغـط الجوي بمقدار ضغط یعادل ضغـط : أي أن
سم زئبقP=12∆فرق الضــغط بین الغاز والضغط الجوي
P
ـومـتــرـالمان
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
متي یكون الزئبق مادة مانومتریة ـ ومتى یكون الماء مادة مانومتریة ضروریة؟**
p <<< Paأي یستخدم ویفضل في حالة قیاس فروق الضغـط الكبیرة : ــ الــزئــبـق
مناسب وملحوظ ویمكن قیاسھ بدقــــة hألن كثافة الزئبق كبیرة وبالتالي اإلرتفاع
p >>> Paأي یستخدم ویفضل في حالة قیاس فروق الضغـط الصغیرة : ــ الـمــــاء
وتسھل القراءة وتـكون النتائـج دقــیقــة hصغیرة نسبیا فیزداد الماء ألن كثافةبق لقیاس فرق ضغـط غـاز محبوس عن قــد یستخدم الماء في المانومتر بدال من الزئ: عـلل
؟الضغط الجوي لصغـر كثافة الماء نسبیا عن الزئبق یستخدم لقیاس فروق الضغط الصغیرة حیث یكون
طول عمـود الماء كبیر ملحوظ فیمكن قیاسھ بدقة لدیـك مانومتر مائي وأخـر مانومتـر زئبـقي بـیـن كیـف تستخـدمھم بـدقھ للتأكد من : مثـال
=قیـمة ضغـط غـاز محبوس في مستـودع تحت ضغـط5 الكثافة ن علما بأ الضغـط الجـوي1
g =10m/sec،13.6 =، والكثافة النسبیة للزئبق1=النسبیة للماء : الحـــــل
: في حالة المانومتـر الزئبــقـي:أوال
13600x10xh =∆P=ρgh 0.2x105
h=14.7 cm عمود الزئبق مناسب یمكن قیاسھ بدقة طول :في حالة المانومتـر المــــائي: ثانیا
1000x10xh =∆P=ρgh 0.2x105
h =200 cm =2mویصعب قیاس ذلك طول عمود الماء غیر مناسب فال یمكن قیاسھ بدقة الفرق في االرتفاع بین فــرعـي المانومتر
ت لكفاءة الرئتین یطـلب من المریض أن ینفخ بكل قوتھ عمود من في إحدى االختبارا: مثــال سم باألخـر فما قیمة الضغـط داخل رئة 6زئبق في أحد فرعي مانومتر فیرتفع الزئبق
المریض؟ الضغـــط داخــــل رئتي المریض : الحـــــل
P=Pa+ρgh P= 0.82x13600x9.8=1.09x105 n.m-2
إذا كان ارتفاع الزئبق بالفرع المفتوح الخالص للمانومتر أعـلى من الفـرع المتصل : مثــال - :بوحدات سـم أحسب ضغــط الغــاز المحبوس 4بالمستودع بمقدار
الضغــط الجوي - ب cm.Hg الســــــم زئبق- ا bar بالبار - دN/m2 بالباسكــــال- جـ Torr بالتــــــور- ھـ
cmHgP 82676 =+=∴
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
عند باسكال وكان الضغـط1.013x105 إذا كان الضغـط الجوي عند سطح بحیرة ھو-١٨ ٢ث/ م10وعجلة الجاذبیة٣م/ كجم103ة ضغـط جوي وكثافة ماء البحیر3 قاعھـا
) متر20.26: الجواب(سب عمق البحیرة؟ فأح سم زئبق أوجـد 73 وعند قمة الھرم76cmHg إذا كانت قراءة بارومتر عند سفح ھرم -١٩
٣م/ كجم13600وللزئبق٣م/ كجم1.2ارتفاع الھرم إذا علمت أن متوسط كثافة الھواءقراءتھ عند سم زئبق عنـد الطابق األرضي ألحد المباني فكم تكون76 بارومتر یقرأ -٢٠
كثافة الھواء بین مترا ومتوسط 150الطابق العـلوي للمبنى حیث ارتفاع المبني ) سم زئبق74.6:الجواب ( ٣م/ كجم13600لزئبق وكثافة ا٣م/ كجم1.27الطابقین
استخدم طالب مانومترا زئبقیا لقیاس فرق ضغـط صغـیر ونصحـھ ):١٩٩٣ مصـر (-٢١
طالب أخر باستخدام الماء بدال من الزئبق بیـن سبب ذلك علما بأن : ة الماء كثاف× 13 ≈كثافة الزئبق
سطح استخدم مانومتر زئبقي لقیاس ضغـط غـاز داخـل مستودع فكان):١٩٩٨ مصــر(-٢٢ سم ما 20بمقدار الزئبق في الفرع الخالص منخفضا عن سطحھ في الفرع المتصل بالمستودع
وقت القیاس یساوي عـلما بأن الضغـط الجوي)بـــار( ضغـط الغاز المحبوس بوحدةةقیم ٢ث/ م10وعجلة الجاذبیة٣م/ كجم13600وكثافة الزئبقباسكال 105
سم 4 مانومتر مائي استخدم لقیاس فرق الضغــط لغــاز محبوس فكان ارتفاع الماء -٢٣ علما بأن قراءة البارومتر في ( بـین الفـرعـین فكم یكون مقدار ضغــط الغـاز المحبوس
:دمـیاس ضغـط الـق -١ویكون Systolic Pressure( 120Torr )في الشخص السلیم الضغط االنقباضي
أقصاه عندما تتقلص عضلة القلب ویندفع الدم من البطین األیسر إلى األورطى ومنھ عندما تنبسط عضلة )(80Torr Diastolic Pressureللشرایین والضغط االنبساطي
القلب یقل الضغط ألقل قیمة ممكنة بالشریان وتكتب على الصورة قیم الضغط أكبر یصبح المریض بمرض الضغط المرتفع -ا قیم الضغط أقــل یصبح المریض بمرض الضغط المنخفض ویمكن قیاسھ بالمانومتر -ب )ضغط فرق ال( قیاس ضغط الھواء في إطار السیارة للتحكم في مساحة التالمس بین الطریق واإلطار -٢
بسبب زیادة الإلحتكاك وسخونة اإلطار ر نحافظ على توازن السیارة كذلك ال ینفجيوبالتال السرعة بزیادة المساحة ونقص ضغط الھواء فیھعم
ـمھا وبالتالي ینتقـل الضغـط خاللھاالسوائل غیر قابلة لإل نضغـط فال یتغـیر حج لتوضیح الضغـط في السوائل وكیفیة انتقالھ : تجربة*
محكم الغــلـق ذو مكبس عـدیم االحتكاك مھمــل الوزن وحــر زجاجي ــ لولدینا إنــاء١) h( أسفـل المكبس على عمق)A(الحركة ویحتوي سائل محبوس وبفرض جزيء مثل
تحت ( الضغط عند سطح السائل)(P1الجزيء یتأثر بضغـطین ھما من سطح السائل فإن وضغـط وزن عمود السائلوھو ناتج عن الضغط الجوي ووزن المكبس)المكبس مباشرة
) (ρgh أي :P= P1+ρgh في الشكـل
كوالمكبس ال یتحر)P∆(ــ بوضع ثـقل إضافي على المكبس فإن الضغـط یزداد بمقـدار٢
كما في الشكل ) A)للداخـل ألن السائل غیر قابل لإلنضغــاط والضغــط الكلي یصبح عنـد
یستطیع المكبس الھیدرولیكي رفع أثـقال كبیرة باستخدام قـوة صغـیرة؟ : عـلل*أكبر بكثیر من مساحة A)(الضغـط ثابت فال یكبر الضغط ولكن مساحـة المكبس الكبیـر ألن
وة ـ وبالتالي یكبر القA< <aألن F<< fوبالتالي تكون) a(المكبس الصغیر ال یستخـدم المكـبس في مضـاعـفـة الطـاقـة؟: عـلل*
الشغـل الناتج من المكبس الكبـیر حیث ضرب = ألن الشغـل الذي یبذل عـلى المكبس الصغـیر
اإلزاحة في القوة لكل مكبس مقدار ثابت على فرض عدم فقـد للطاقة باالحتكاك وخالفـھ
Fxy2= f xy1 =constant
في المكبس الھیدرولیكي تكون النسبة بـین الضغــط عـلـى المكبس ) ١٩٩٢الســــودان(- ٢٦ ٠٠٠٠٠= الكبـیر والضغـط على المكبس الصغـیر
تكون القوة 1:25 ي الصغیر ھس الكبـیر ومساحة المكبسوإذا كانت النسبة بـین مساحة المكب ٠٠٠٠ ھي نیوتن5x104الالزمة لرفـع سیارة وزنھا
) نیوتن2000، 1 :1: الجـواب ( قـوة ھ تؤثر علی ٢ متر10x4-4 مكبس مائي مساحة مكبسھ الصغـیر)١٩٩٣السودان(-٢٧
/ م 10 أن عجلة السقوط الحرتفإذا علم ٢ سم1200 نیوتن ومساحة مكبسھ الكبیر200قدرھا : فأحسب٢ ث ٠ أكبـر كتلة یمكن رفعـھا بواســطة المكبس الكبـیر-أ
)300 كجم،6000 :الجـواب ( الفائدة اآللـــــیة للمــكبس - ب وتؤثر علیھ قوة سم2مكبس ھیدرولیكي قطـر مكبسھ الصغــیر) ١٩٩٥مصــــر (-٢٨
٢ث/ م10= لألرضg أن ت سم فإذا علم24 نیوتن وقطـر مكبسھ الكبـیر200مقدارھا
،π=3.14 فأوجــــد :
٠ أكبر كتلة یمكن رفـعھا بواسطة المكبس الكبــیر- أ ٠ الفــائـدة اآللـــــیة للمكبــس الھیدرولیكــــي- ب ٠ل من المكبس الكبـــیر والمكبس الصغــیر الضــغـط الواقــع عـلـى ك- جـ
↑Fb = ↓(Fg)l وزن السائل المزاح في جمیع الحاالت وفي السوائل والغازات= قوة الدفع
كلیا أو جزئیا في المغمور الجسم :مبدأ أرشمیدس ھذه . وة دفع ألعلىق یلقى )سائل أو غاز(مائع
الذي یزیحھ الجسم كلیا أو جزئیا على الترتیبتتعادل مع وزن حجم المائعالقوة .
:مالحظة ھامة
↑Fb= ρl..g.Vol
ρliquidكثافة السائل .
Volیكون الجزء المغمور في الماء . الحجم المغمور في الماء ولیس حجم السائل كلھ بالضرورةویساوي حجم الجزء كلھ إذا كان ) الجسم طاف كالسفن والمراكب( ئیا إذا كان الجسم مغمور جز
).غمر كلیا بالماء(الجسم مغمور كلیا
↑(Fg)s= ρs.g.Vs
ρs كثافة الجسم.
Vs حجم الجسم كلھ سواء كان مغمورا كلیا أو جزئیا وإذا كان سائال یكون وزنھ ). جسم صلب((Fg)l ووزن الجسم الصلب (Fg)sاوي قوة الدفع إال كما سنورد قادما ال یس.
.Vol = Vsعند استبدال ھذا المتوازي بآخر لھ نفس الحجم
F= ↑Fb - ↓(Fg)s :القوة المحصلة
F= ρ.g.Vol – ρs.g.Vs
F = g.Vol (ρ – ρs)
1. ρl > ρs
Fb > (Fg)s
.م ألعلىتكون قوة الدفع أكبر من وزن الجسم وبالتالي تكون المحصلة ألعلى ویرتفع الجس
2. ρs > ρl
(Fg)s > Fb
.یكون وزن الجسم أكبر من قوة الدفع وبالتالي تكون المحصلة ألسفل ویغوص الجسم ألسفل
3. ρs = ρl
(Fg)s = Fb
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
.ولذلك یسھل رفع األجسام في الماء". النقص في الوزن"ویطلق ھنا على قوة الدفع
اء المالحیسھل السباحة في الم(تغوص السفینة قلیال عند انتقالھا من ماء مالح إلى ماء عذب؟ • ).عن الماء العذب
.السفینة طافیة
تتساوي قوة الدفع على السفینة في الحالتین
Fb1في الماء العذب= Fb2في الماء المالح
ρl.g.Vol1- = ρ2.g.Vol2
-
−
−
=1
2
2
1
ol
ol
VV
ρρ
Vol2 فیكون ρ1<ρ2ولكن -<Vol1
فیكون حجم السفینة المغمور في الماء العذب أكبر من الحجم - .ي الماء المالحف
في حالة طفو جسم في سائلین تكون قوة الدفع علیھ في الحالتین متساویة؟ •
بینما في الدفع یقل الحجم المغمور . لتساوي الدفع مع وزن الجسم الذي ال یتغیر بتغیر السائل: جـ .بزیادة كثافة السائل أو العكس
Fb= (Fg)s= ρs.g.Vs= ρl.g.V- .حجم السائل المغمور
متساویة الحجم في سائل واحد فإن ) اختالف في الكثافة(ند غمر أجسام مختلفة في مادتھا ع • .كل جسم یلقى نفس القدر من قوة الدفع مع مراعاة اختالف أوزانھا إلختالف كثافتھا
Fb= ρlكثافة السائل.g.Volالحجم المغمور المتساوي لكل األجسام
د عن كثافة الماء؟تطفو السفینة رغم كبر كثافة الحدی: علل •
بسبب وجود التجویف الذي یزید من حجم السفینة مع ثبات كتلتھا فتقل الكثافة الكلیة : جـ .المتوسطة للسفینة عن كثافة الماء مما یجعلھا تطفو وتتساوي قوة الدفع مع وزن الجسم
Vm
=ρ.
ال یتغیر بوضع جسم طاف؟یتغیر وزن كوب ماء بوضع كتلة معدنیة فیھ بینما: علل •
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
بینما ، في حالة الجسم الطافي یتساوى وزن الجسم مع وزن السائل المزاح فال یتغیر الوزن الكليتغوص القطعة المعدنیة ویزداد وزن الجسم عند وزن السائل المزاح فیزداد الوزن الكلي بمقدار
.قوة الدفع= مزاح علما بأن وزن السائل ال F= (Fg)s – (Fg)lالقوة المحصلة
.الوزن الظاھري .١Fb= (Fg)s – (Fg)s
‾ =m.g وزن الجسم في الھواء-m‾.g الوزن الظاھري=ρl.g.V‾الحجم المغمور
kg/m3 2700 وكثافة مادتھ gm 320 وفي الماء gm 540جسم كتلتھ في الھواء : مثال
g= 10 m/s2.Fb= m.g - m‾.g علما بأن Vspaceاحسب حجم التجویف . =m.g -m‾.g =ρl.g.V‾ =5.4 – 3.2 = 1000 x 10 x V‾=2.2 V‾=2.2 x 10-4 m3. وھو حجم الجسم كلھ بالتجویف الداخلي V=
ρm =2 x 10-5 m3 . وھو حجم الكتلة المسببة للوزن
Vspace=2.2 x 10-4 – 2 x 10-5= 2 x 10-5 m3
:مما سبق نستنتج
Fb= ρ.g.V‾حجم الجسم كلھ بأي تجویف إن كان بھ (Fg)s= ρsg.Vs ) حجم التجویف–الحجم الكلي ( حجم المادة المسبب للوزن
g= الحجم المسبب للوزن Fm
s
sg
.)(
ρρ=
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
تساوي الوزن مع قوة الدفع .٢Fb= (Fg)s ρl.g.V‾الحجم المغمور بالتجویف=ρs.g.Vs الحجم دون التجویف
. تعلق في الماءx 10-4 m3 2 وحجمھ kg/m3 2707جسم معدني كثافة مادتھ : مثال
.اثبت أن الجسم مجوف - أ .ما حجم ھذا التجویف - ب
2707 > 1000 ρs > ρl
.وكان من المفترض بھذا الجسم أن یغوص وكونھ تعلق أي أن الجسم مجوفFb= (Fg)s ρl.g.V‾الحجم المغمور بالتجویف=ρs.g.Vs الحجم دون التجویف 1000 x 10 x 2 x 10-4 = 2707 x 10 x Vs
Vs= 364
1074102707
102101000 mxx
xxx −−
=
Vspace= V‾ - Vs = 2 x 10-4 – 74 x 10-6 = 126 x 10-6 m3.
تساوي وزنین مع قوة الدفع .٣
m.gللجسم األصلي + m‾.gللجسم المضاف = ρl.g.V‾حجم الجزء المغمور
. 600kg/m3 وكثافة مادتھ 3m3متوازي مستطیالت حجمھ : مثال ما أقل كتلة توضع فوقھ تكفي لغمره بالكامل أسفل سطح الماء؟
m= ρs . Vs= 600 x 3= 1800 kg.
1200kg18001000x3mm.Vρm
.Vρmm
=−=∴
−=∴
=+
−
−−
−−
l
l
زیادة قوة الدفع= زیادة الوزن .٤
∆m.g= ∆Fb = ∆ρl.g.∆V لماء اإلضافي ولیس كل الحجم المغمورحجم ا
. عند وضع جسم على سطح سائل فإن ھناك حجم یكون مغموروزن الكتلة الجدیدة "بفعل زیادة الوزن (وعند زیادة الوزن
.یزداد الحجم المغمور وبالتالي تزداد قوة الدفع") الموضوعة
2 یظھر منھ cm2 200متوازي مستطیالت مساحة قاعدتھ : مثالcm ما أقل كتلة توضع فوقھ تكفي لغمره أسفل . فوق سطح الماء
سطح الماء؟ولكن بتطبیق القاعدة األولى نالحظ وجود عدد كبیر . نالحظ وجود تشابھ بین النوعین السابقین•
نالحظ أن القاعدة األولى . مثل كتلة المتوازي أو حجم الجزء المغمور. من الكمیات المجھولةبینما یتعامل النوع الثاني مع حجم ظاھر واختفى بوضع . ‾Vغمور كلھ تتعامل مع الجزء الم
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
)أرشمیدس& میلد (قوة الشد في الخیط .٦ولتثبیت مكانھ معلقا في . فإن الجسم یغوص ألسفلρs > ρlإذا غمر جسم في سائل بحیث
.s > Fb(Fg)السائل فإنھ یربط بخیط من أعلى حیث .رى القوة الصغ–القوة الكبرى = تكون القوة المحصلة
FT = (Fg)s – Fb قوة الدفع > في حالة وزن الجسم ولتثبیت مكانھ معلقا في السائل فإنھ یربط بخیط . فإن الجسم یعلو ألعلىρl > ρsوإذا كانت .Fb > (Fg)sحیث " من قاع اإلناء"من أسفل
FT = Fb – (Fg)s وزن الجسم > فع تكون المحصلة في حالة قوة الد .وزن الجسم فقط = الھواءقوة الشد في : ملحوظة
Volوعند تعلیق الثقل حجمھ . في تجربة میلد استخدم مصدر كھربي ثابت التردد مھتز: مثال
وعند غمر الثقل في . قطاعات 4 في نھایة الخیط انقسم الخیط إلى kg/m3 2500كثافتھ : قطاعات احسب5ط إلى سائل انقسم الخی
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
مقطع مساحة مع عكسیا تتناسب األنبوبة في نقطة أى عند المائع سریان سرعة" : أن أى . "النقطة تلك عند األنبوبة ) االتصال معادلة أو االستمرار معادلة (:باسم العالقة هذه وتعرف .الضیق الجزء في سرعته من أقل تسعالم األنبوبة جزء في سریان سرعة تكون وهكذا
محلولة أمثلة *
) 1992 مصر( (1) مثال ث / م 10 بسرعة فیها الماء ینساب ٢سم 4 مقطعها مساحة بالماء حقل لتغذیة ري أنبوبة ؟ ثقب كل من الماء انسیاب سرعة تكون كم. ٢مم 1 منها كل فوهة مساحة ثقب بمائة تنتهى
الحل
A1 v1 = A2 v2 26 4- )101(10010104 V××=×× −
V2 = S/m4010100
101046
4=
×××
−
−
(2) مثال . ث/ م 0.33 متوسطة بسرعة بالغ لشخص األورطى الشریان من المتدفق الدم یتوزع 0.5 منها كل قطر ونصف ، ث/م 0.44 فیها الدم سرعة أن علمت إذا الشرایین عدد احسب
v2= 3 m/ Ses :(V)م الماء المنساب في الدقیقة حساب حج] ب[
V= A1 v1 t = : (m)حساب معدل الكتلة المنسابة ] جـ[
اللزوجة ومعامل اللزوجة
للموائع األنسیابیة الحركة لتوضیح تجربة : أوال . فارغا كأسا ضع قمع كل وبأسفل ، حامل في كال متماثلین قمعین ثبت ) أ ( من مماثال حجما اآلخر في وصب الكحول من معینا جمأح القمعین أحد في صب ) ب (
. الجلسرین . الجلسرین انسیاب سرعة من أكبر بسرعة ینساب الكحول أن تجد
: االستنتاج لالنسیاب قابلیتها في السوائل تختلف
مائع في صلب جسم حركة على اللزوجة أثر لتوضیح تجارب : ثانیا : ( 1 ) تجربة
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
من مساو حجم واألخرى الماء من معین حجم أحدهما في وصب متماثلین سینكأ أحضر ) أ ( . العسل
الساق أخرج ثم زجاجیة بساق الكأسین من كل في السائل قلب ) ب( .العسل في حركتها تفوق بسهولة الماء في تتحرك الساق - : أن تجد
.لحظیا العسل ةحرك تتوقف بینما ) الزجاج ساق خروج بعد ( فترة الماء حركة تستمر : ( 2 ) تجربة
. بالجلسرین له مماثال مخبارا وامأل ، بالماء فوهته لقرب طویل مخبار إمأل ) أ ( . الجلسرین في مماثلة بكرة الق ، الماء في برفق الصلب من بكرة ألق ) ب ( . مخبار كل قاع إلى لتصل كرة كل تستغرقه الذي الزمن ) إیقاف بساعة ( عین ) ح ( الجلسرین خالل منه أقل الماء خالل المخبار قاع إلى لتصل الكرة تستغرقه الذي الزمن : أن جدت
: االستنتاج . فیها الصلبة االجسام حركة مقاومة على السوائل مقدرة تختلف
العام االستنتاج الجساما لحركة ومقاومتها ، لالنسیاب كبیرة قابلیة ذات ) والكحول كالماء ( السوائل بعض - 1
.صغیرة لزوجتها أن فیقال .صغیرة بداخلها األجسام لحركة ومقاومتها لالنسیاب صغیرة قابلیة ذات ) والجلسرین كالعسل ( السوائل بعض - ٢
.كبیرة لزوجتها أن فیقال كبیرة داخلها اللزوجة خاصیة تفسیر*
اللوحین بین الموجود السائل وأن ، مستویین لوحیین بین محصورة سائل من طبقة نتصور - ١ .الرقیقة الطبقات من كثیر من مكون
طبقة سرعة وتكون ، األخرى على منها كل الطبقات هذه تنزلق العلوي اللوح تحریك عند - ٢ إلى الساكن اللوح من االتجاه عند الطبقات سرعة تزداد بینما صفرا الساكن للوح المالمسة المائع .تعلوها التي الطبقة سرعة من أقل طبقة كل سرعة تكون أي . المتحرك اللوح
: إلى الطبقات حركة سرعة في النسبي االختالف یرجع - ٣ : السفلي للوح المالمسة الطبقة عند ) أ (
السطح جزیئات بین التالصق قوى تقوم للوح المالصقة السائل وجزیئات الصلب انسیاب حركة تعوق احتكاك قوى بتولید مباشرة
. تنساب ال ساكنة فتظل الرقیقة طبقةال هذه : العلوي للوح المالمسة الطبقة عند ) ب (
بنفس للسائل العلیا الطبقة بتحریك التالصق قوى تقوم
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
األسفل الطبقات جر على ) السریعة ( األعلى الطبقات تعمل أعالها الطبقات سرعة تعرقل بدورها وهذه ) البطیئة (
طبقة على السائل من طبقة النزالق الالزمة القوة مقدار وهي ) بالزوجة ( ذلك ویعرف .. . أخرى اللزوجة تعریف *
.المائع طبقات بین الداخلیة االحتكاك قوى وهي لمائع اللزوجة معامل قیمة استنتاج *
المائع طبقة سرعة وأن ) d ( بینهما والمسافة ) A ) اللوحین من كل مساحة نفرض (1 اللوح إلى الساكن اللوح من باالتجاه الطبقات سرعة تزداد بینما صفرا الساكن للوح المالمس .المتحرك اللوح مالمسة عند ) V ( سرعة أقصى إلى تصل حتى المتحرك F( ةقو وجود من بد ال ثابتة المتحرك اللوح سرعة تظل لكى : أنة عملیا وجد وقد )٢
حیث )
=∴
dAvF ηα
dAvF
: ویتعین من العالقة ) معامل اللزوجة : ( باسم ) η( ویسمى المقدار
اللزوجة خاصیة على عملیة تطبیقات * : والتشحیم التزییت ) أ ( تتوقف كبیرة لزوجة ذات الزیوت من مختلفة أنواع المعدنیة اآلالت تزییت لعملیة تستخدم . أجزائها احتكاك مقدارو اآللة حرارة درجة على : والتشحیم التزییت فائدة * . التآكل من اآللة أجزاء حمایة 1
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
. االحتكاك عن الناتجة الدقیقة االجزاء امتصاص 2 . االحتكاك أثناء المتولدة الحرارة مقدار خفض 3
: التشحیم زیوت فى توافرها الالزم الشروط * . بسرعة سیابهاان تمنع عالیة لزوجة ذات تكون أن 1 . اآللة بأجزاء االلتصاق على كبیرة قدرة ذات 2 : السیارات فى الوقود استهالك من للحد الالزمة السرعة تحدید ) ب (
طردیا تناسبا السیارة لجسم الهواء مقاومة تتناسب والمتوسطة الصغیرة السرعات فى • . السیارة سرعة مع
مربع مع طردیا الهواء مقاومة تتناسب معین حد عن السیارة سرعة تزداد وعندما • . السیارة سرعة
ضد معظمه المستهلك الوقود من والمستمد االلة تبذله الذى الكلى الشغل أن هذا یعنى السیارة سرعة بزیادة الوقود استهالك معدل سیزداد وبالتالى الهواء لزوجة عن الناتجة المقاومة
)المثالیة السرعة ( ویسمى سیارةال صانعة الشركة تحدده معین حد عن : للدم الترسیب سرعة اختبار ) ج ( Erythrocytes ) الحمراء الدم كرات لسقوط النهائیة السرعة أن الطب فى المعروف من یمكن الترسیب سرعة وبقیاس . الدم كرة قطر نصف مربع مع تتناسب البالزما خالل)
المعدل .المرض نوع تحدید وبالتالى الطبیعى بالحجم اومقارنته الدم كرات حجم معرفة للطبیب الثانیة الساعة فى مللیمترا 30 و األولى الساعة فى مللیمترا 15 هو الترسیب لسرعة الطبیعى
األمراض هذه امثلة ومن. : الحمراء الدم كرات حجم فیها یزداد أمراض ١
الدم كرات تتالصق حیث . النقرسو ، القلب وروماتیزم ، الروماتیزمیة الحمى مثل . ترسیبها سرعة وتزداد حجمها فیزداد الحمراء
: الحمراء الدم كرات حجم فیها یقل أمراض ٢ . واألنیمیا ، الیرقان مثل
.ترسیبها سرعة وتقل حجمها ویقل الحمراء الكرات تتكسر حیث
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com