ضغط الموائع الساكنة

ضغط الموائع الساكنة
الموائع / السوائل والغازات .
المائع / كل مادة تتصف بخاصية الجريان ( السوائل ) أو الانتشار ( الغازات ) .
تطبيقات على ضغط الموائع :
بناء السدود- صناعة السفن – صناعة الطائرات – صناعة الغواصات – حركة المياه –سريان الدم
في الأوعية الدموية – حركة السوائل في : محرك السيارة – مكيفات الهواء .
حالات المادة :

ماذا يقصد بالضغط ؟
الضغط / معدل القوة المؤثرة عمودياً على وحدة المساحات .
ض= ق حيث ق تمثل القوة ، م تمثل المساحة
م
وحدات الضغط = نيوتن = باسكال
م2
الضغط يتناسب طردياً مع القوة ض a ق
الضغط يتناسب عكسياً مع المساحة ض a 1
م
القوة الكلية التي يضغط بها جسم على سطح :
القوة الكلية = مساحة السطح × الضغط
ق = م × ض ( إذا كان الضغط منتظماًًً ) .
ق = م × D ض ( إذا كان الضغط غير منتظم ) .
ضغط السائل :
ضغط السائل ينشيء قوة عمودية على :

ضغط السائل/ القوة ( وزن السائل ) التي تقع عمودياً على وحدة المساحات من السائل .
ضغط السائل = القوة التي يؤثر بها السائل في المساحة D م
المساحة D م
ض= ق حيث ق وزن عمود السائل

ض= و و = ك × جـ

ض=ك × جـ ك = ح × ث

2- الحالة السائلة : حجمها ثابت وشكلها متغير ( قوى التماسك بين جزيئاتها
ضعيفة ) . 3- الحالة الغازية : حجمها متغير وشكلها متغير ( قوى التماسك
بين جزيئاتها ضعيفة جداً ) . 1- جدران الأوعية 2- أسطح الأجسام المغمورة
فيه . D م D م
1- الحالة الصلبة : حجمها ثابت وشكلها ثابت ( قوى التماسك بين جزيئاتها كبيرة ) . D م ض= ح × ث × جـ ح = D م × ف

ض= D م × ف × ث × جـ = ف × ث × جـ

ض = ف × ث × جـ
ماالعوامل التي يتوقف عليها ضغط السائل عند أي نقطة في باطنه ؟

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

D م D م 1- عمق السائل ( ف ) ويتناسب مع الضغط طردياً . نشاط 2/ العلاقة بين كثافة السائل وضغطه ص71
الاستنتاج / كلما زادت الكثافة زاد الضغط .

ضغط الغازات :
لقياس ضغط غاز محصور يستخدم جهاز المانومتر
ويقاس ضغط الغاز المحصور حسب العلاقة :
الضغط المطلق للغازالمحصور = الضغط الجوي + ضغط عمود السائل
ض = ض. + D ف × ث × جـ
مثال :
استخدم مانومتر زئبقي لقياس ضغط هواء محصور في كرة معدنية . احسبي مقدار ضغط الهواء
عند نقطة أ علماً أن كثافة الزئبق 13600 كغم/م3 ، وكثلفة الماء 1000 كغم/م3 ، والضغط الجوي
حوالي 100000 باسكال . اعتبري تسارع الجاذبية الأرضية جـ = 10 م/ ث2
الحل/ الضغط عند مستوى ب = الضغط عند مستوى جـ
ضغط الهواء في الكرة + ضغط عمود السائل = الضغط الجوي + ضغط عمود الزئبق
ض + ث1 ×ل1 ×جـ = ض. + ث2 × ل2 × جـ
ض + 1000 × 0.5 ×10 = 100000 + 13600 ×0.1 ×10
ض + 5000 = 113600
ض = 113600 - 5000 = 108600 باسكال = 1.086 × 10 5 باسكال
قياس الضغط الجوي :
أجهزة قياس الضغط الجوي :

كيفية حساب الضغط الجوي :
من العلاقة : ض = ف × ث × جـ
= 0.76 × 13600 × 9.8 = 101292 =1.01292 × 10 5 باسكال
= 1.013 بار = 1013 مليبار
مبدأ باسكال :
إذا وقع ضغط خارجي على سائل محصور فإن هذا الضغط ينتقل إلى جميع أجزاء السائل بالتساوي .
تطبيقات قاعدة باسكال :

ق 2 = ق 1 أو ق 2 = س 2
س2 س1 ق1 س1
2- الكوابح في السبارات . 1- المكبس الهيدروليكي :
1- البارومتر الزئبقي 2- البارومتر المعدني 1- المكبس الهيدروليكي أ- محطات غسيل السيارات ب- معاصر الزيتون . النسبة بين القوتين = النسبة بين مساحتى سطح مكبس الاسطوانتين .
وتسمى تلك النسبة بالفائدة الميكانيكية للمكبس
مثال : احسبي القوة اللازمة لرفع سيارة كتلتها 6 طن باستخدام مكبس مائي مساحة مقطع اسطوانته
الصغرى 30 سم2 ومساحة مقطع اسطوانته الكبرى 200 سم2 .
الحل/
ق 2 = س 2 6 × 1000 × 9.8 = 2000
ق1 س1 ق1 30

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

= 882 نيوتن

2000 تعد الكوابح تطيقاً عملياً على مبدأ باسكال
فضغط السائق على دواسة الفرامل يحدث ضغطاً على السائل وينتقل الضغط إلى كل الاسطوانات
فتقف السيارة .
ارسمي رسماً تخطيطياً لنظام الكوابح في السيارة ص76
أسئلة :

حتى يضمن سلامة الفرامل بضمان انتقال الضغط بواسطة الزيت .
1- ما وظيفة نابض الإرجاع الموجود في نظام كابح السيارة ؟ يعمل على إرجاع
حذائي المكابح . 2- لماذا يحرص سائق السيارة على تفقد سائل الزيت في نظام
كابح السيارة ؟

2- الكوابح ( الفرامل الهيدروليكية ) : قاعدة أرخميدس :
يسهل رفع الأجسام الثقيلة تحت الماء ... لماذا ؟ لأن الأجسام تبدو أقل وزناً عندما تنغمر في السائل .
حيث يخسر الجسم من وزنه بمقدار الجزء المغمور وهذا ما توصل إليه أرخميدس .
قاعدة أرخميدس :
يتعرض الجسم المغمور كلياً أو جزئياً في سائل ما لقوة دفع تدفعه رأسياً إلى أعلى ويساوي
مقدارها وزن السائل المزاح .
أولاً : الجسم المغمور كلياً في سائل :
قوة الدفع = وزن السائل المزاح
ق = و _ وَ = ح × ث × جـ
ثانياً : الجسم الطافي على سطح السائل :

أ- وزنه إلى أسفل ب- قوة دفع السائل إلى أعلى .

ماذا يحدث ؟ يتحرك الجسم إلى أعلى .
متى يتوقف صعود الجسم ويستقر على السطح ؟ عندما تصبح قوة الطفو مساوية لوزن الجسم في الهواء .
قاعدة أرخميدس للأجسام الطافية :
قوة الطفو ( الدفع ) = وزن الجسم في الهواء = وزن السائل المزاح
حَ × جـ × ثَ = ك × جـ
حَ × جـ × ثَ = ح × جـ × ث
حَ × ثَ = ح × ث
ثالثاً : الأجسام المغمورة في الهواء :
تتعرض الأجسام المغمورة قي الغازات إلى قوة تدفعها وتسمى قوة الدفع إلى أعلى .
قاعدة أرخميدس للأجسام المغمورة :
"إذا غمر جسم في مائع فإن الجسم يتعرض لقوة دفع يساوي مقدارها وزن المائع المزاح "
حالات الجسم المغمور في الهواء :

إذا كان وزن الجسم أقل من قوة دفع الهواء له إلى أعلى .

إذا كان وزن الجسم يعادل قوة دفع الهواء له إلى أعلى .

إذا كان وزن الجسم أكبر من قوة دفع الهواء له أعلى .

المثال 8 ص81
تطبيقات على قاعدة أرخميدس :

من العلاقة حَ × ثَ = ح × ث
يستخدم جهاز الهيدرومتر في قياس كثافة السوائل .

تطفو السفينة : أ- لأن حجمها كبير ب- متوسط كثافتها أقل بكثير من كثافة الماء . المثال 9 ص83
2- إذا كانت كثافة السائل أكبر من معدل كثافة الجسم . 1- يرتفع الجسم في
الهواء : 2- يستقر الجسم في الهواء : 3- ينخفض الجسم في الهواء : 1- قياس
كثافة السوائل : 2- طفو السفينة :

1- إذا غمر جسم في سائل فالجسم يكون تحت تأثير قوتين : أ- عند ملء خزاناتها بالماء : يزداد متوسط كثافة الغواصة ليصبح أكبر من كثافة الماء فتغوص .
3- آلية عمل الغواصة : ب- عند تفريغ خزاناتها من الماء : يقل متوسط كثافة الغواصة ليصبح أقل من كثافة الماء فترتفع .

يتكون البالون من كيس من مادة خفيفة يملأ بغاز الهيدروجين أو الهيليوم .

استخدامات البالون :
الأرصاد الجوية- الدعاية والإعلان – الانتقال – الترفيه – التجسس
العوامة المستخدمة في خزان الماء :
العوامة / كرة بلاستيكية مجوفة تطفو على سطح الماء ولها ذراع قصيرة .
كيف يمكن استخدام ظاهرة طفو الأجسام في التحكم في ملء خزان الماء ؟
باستخدام العوامة الميكانيكية فعندما يمتليء الخزان بالماء ترتفع الكرة إلى أعلى
بفعل قوة الطفو وتقوم ذراعها بدفع المحبس وإغلاق الفتحة التي يتدفق عبرها الماءإلى الخزان .
وإذا نقص ارتفاع الماء في الخزان فإنها تهبط إلى أسفل وتقوم ذراعها بسحب المحبس وفتح الطريق للماء لينزل إلى الخزان .

لماذا تفشل العوامة في حبس المياه عن الخزان إذا حدث ثقب في كرتها
البلاستيكية ؟ بسبب زيادة كثافتها فلا تطفو فيستمر تدفق الماء . 1- يصعد
البالون إلى أعلى عندما يكون متوسط كثافته أقل من كثافة الهواء .2- يهبط
البالون إلى أسفل عندما يكون متوسط كثافته أكبر من كثافة الهواء . 4- آلية
عمل البالون :

تحياتي

» ملخص مختصر لوحدة الموائع والحرارة الصف العاشر الفصل الثاني