برای دانلود 212 تست از فصل فشار فیزیک اینجا کلیک کنید
همه مواد از مولکول ها ساخته شده اند. و مولکول ها از اتم ها. اندازه یک مولکول به این عامل بستگی دارد که از چند اتم ساخته شده باشد . اندازه اتم ها در حدود یک آنگستروم است .
فاصله ذره ها در جامدات کم و در حدود یک آنگسترم است.
جامدات بلورین ویژگی های زیر را دارند:
1 – مولکول ها در طرح های منظم سه بعدی قرار دارند و جامدات بلورین از تکرار این طرح ها حاصل می شوند .
2 – هنگامی تشکیل می شوند که مایع به آهستگی سرد شود تا فرصت نظم به مولکول ها داده شود.
3 – فلزات ، سنگ ها نظیر نمک و الماس و بیشتر مواد معدنی از جمله این دسته هستند.
نکته 49 جامدات بی شکل ویژگی های زیر را دارند:
- بین مولکول ها نظم مشخصی وجود ندارد و آرایش آنها تصادفی است.
هنگامی تشکیل می شوند که مایع به سرعت سرد شود بنابراین تا حد زیادی در وضعیت نامنظمی که در حالت مایع داشتند ، باقی می مانند.
- این مواد نقطه ذوب مشخصی ندارند و ذوب آنها به صورت خمیری است.
- شیشه، قیر و اکثر پلاستیک ها جز این دسته از مواد هستند .
مایعات ویژگی های زیر را دارند:
- فاصله مولکول ها در حدود یک آنگستروم است .
- مولکولهای به صورت نامنظم و فشرده در کنار هم هستند.
- مولکول ها به سهولت روی هم می لغزند .
- وجود نیروی دافعه بین مولکولی باعث می شود مایعات تقریبا تراکم ناپذیر باشند.
پدیده پخش در مایعات نشان دهنده حرکت نامنظم مولکول های مایع است.
گازها ویژگی های زیر را دارند:
ا – مولکول ها به صورت کاتوره ای و آزاد به اطراف حرکت می کنند و به دیواره ظرف و با یکدیگر برخورد میکنند .
2- فاصله مولکول ها بسیار بیشتر از جامدات و مایعات است . ( در حدود 35 آنگستروم ،در حالی که اندازه مولکول ها بین 1 تا 3 آنگستروم است.)
3- به دلیل فاصله زیاد مولکول ها، می توان آنها را به هم نزدیک و حجم گاز را کم کرد یعنی گازها تراکم پذیری بالایی دارند.
6- پدیده پخش در گازها نیز وجود دارد. و سریعتر از مایعات اتفاق می افتد. زیرا در گازها مولکول ها ی کمتری سر راه ذرات قرار می گیرند.
7-حرکت تصادفی مولکولهای هوا ( نیتروژن ، اکسیژن و .. ) باعث پخش آنها به اطراف می گردد . در غیر این صورت میدان گرانشی زمین جو را به چندین لایه تقسیم می کرد که در لایه پایینی کربن دی اکسید قرار می گرفت .
نیروی ربایشی که مولکولهای یک ماده را به سوی هم می کشد، نیروی هم چسبی نام دارد.
علت تشکیل قطره مایع به دلیل وجود نیروی هم چسبی بین مولکولهای مایع است .
با وجود نیروی هم چسبی به این جهت مولکول ها داخل هم فرو نمی روند که با نزدیک شدن
بیش از حد مولکول ها یک نیروی رانشی قوی بین آنها به وجود می آید که از نزدیک شدن بیش از حد آنها جلوگیری می کند.
نیروی رانشی بین مولکول ها عاملی است که مایعات را تقریبا تراکم ناپذیر می سازد.
در فاصله خیلی کم در مقایسه با فاصله بین مولکول ها نیروی بین مولکولی رانشی است و در فاصله های بیشتر ربایشی است . این نیرو ها کوتاه برد هستند . یعنی وقتی فاصله مولکول ها چند برابر فاصله بین مولکولی است نیروهای بین مولکولی بسیار کم و عملا صفر هستند
نیروی بین مولکولی در گاز ها ناچیز و در حد صفر است . چون فاصله بین مولکول ها نسبت به اندازه مولکول ها بسیار بیشتر است .
در سطح مایع نیروی هم چسبی سبب می شود که سطح مایع مانند یک پوسته کشیده رفتار کند . این پدیده کشش سطحی نام دارد. به دلیل وجود این اثر است که یک سوزن با این که از آب چگال تر است در آب فرو نمی رود و روی سطح آب می ماند.
ماهیت نیروی کشش سطحی الکتریکی است .
کشش سطحی در مایع ها به نوع مایع و دمای آن بستگی دارد.
هر چه دمای مایع بالاتر باشد کشش سطحی آن کمتر می شود.
پدیده کشش سطحی باعث می شود قطره هایی که آزادانه سقوط می کنند به شکل کروی در آیند. مولکول های سطح مایع مایل دارند تا حد امکان کمترین مساحت را به خود بگیرند که به ازای یک حجم معین کره کمترین مساحت را دارد.
افزودن ناخالصی به آب باعث کاهش نیروی هم چسبی بین مولکول های آب و کاهش کشش سطحی می گردد .
نیروی ربایشی بین مولکول های دو ماده مختلف ، نیروی دگر چسبی نام دارد.
اگر چند قطره آب را روی یک ظرف شیشه ای بریزیم چون در این حالت نیروی دگر چسبی بیشتر از هم چسبی است آب شیشه را تر می کند.
اگر یک قطره جیوه را روی این سطح قرار دهیم به علت وجود نیروی هم چسبی بسیار قوی بین مولکولهای جیوه و غلبه بر نیروی دگر چسبی بین مولکول های شیشه و جیوه ، به صورت کروی درمی آیند.
اگر شیشه را چرب کنیم نیروی دگر چسبی کاهش و نیروی هم چسبی بین مولکول های آب آن ها را به صورت قطرات ریز و درشتی در می آورد.
یکی از اثر های نیروی دگر چسبی پدیده موئینگی است . بالا رفتن مایع در لوله باریکی که آن را تر می کند موئینگی نام دارد.
لوله هایی ک قطر دهانه آنها حدود1/0 میلی متر است به لوله موئین معروف اند.
این که مایع تا چه ارتفاعی بالا می آید به کشش سطحی مایع ، شعاع لوله و چگالی مایع بستگی دارد. طول لوله و میزان غوطه وری آن درآب در میزان بالا رفتن آب بی تاثیر است.
توانایی حوله در جذب آب با کشیدن آب به داخل مجراهای باریکی که بین تار و پود آن وجود دارد ، توانایی خاک در کشیدن آب به داخل منافذی که بین ذرات آن وجود دارد ، بالا رفتن نفت از فتیله چراغ و آب و مواد غذایی از آوند های گیاهان از نمونه های متداول این پدیده است .
مصالح ساختمانی به سبب موئینگی آب را به درون خود می کشند . برای جلوگیری از این عمل از قیر استفاده می کنند . قبل از ساختن ساختمان زمین را قیر اندود می کنند تا از نفوذ رطوبت به داخل ساختمان جلوگیری شود .
وقتی که یک لوله موئین را در ظرف محتوی آب وارد می کنیم :
- سطح آب درون لوله بالاتر از سطح آب درون ظرف است .
- سطح آب دارای فرورفتگی است .
اگر لوله چرب شود و داخل آب قرار گیرد سطح آب نسبت به سطح آن در ظرف پایین می رود و برآمدگی ایجاد می شود .
هر چه قطر لوله کمتر باشد، ارتفاع ستون آب در لوله بیشتر است.
اگر لوله موئین در داخل جیوه قرار گیرد :
- جیوه در داخل لوله پایین میرود و پایین تر از سطح جیوه در داخل ظرف قرار می گیرد .
- سطح جیوه دارای برآمدگی است .
هر چه قطر لوله کمتر باشد ، ارتفاع ستون جیوه کمتر است.
به طور کلی ، هر چه قطر لوله موئین کمتر باشد ، اختلاف سطح مایع در داخل لوله و ظرف بیشتر است.
فشار وارد بر یک سطح اندازه نیروی عمودی است که به یکای سطح وارد می شود.
یکای فشار در نیوتن بر متر مربع است که پاسکال نامیده می شود.
یک پاسکال ، فشاری است که نیروی عمودی یک نیوتنی به سطحی به مساحت یک متر مربع وارد
می کند.
فار ناشی از وزن یک جسم از رابطه زیر به دست می آید . فشار ناشی از وزن یک جسم روی وجه کوچکتر بیشتر از فشار روی وجه بزرگتر است .
تحت تاثیر یک نیروی ثابت، بیشترین فشار را زمانی خواهیم داشت که مساحت قاعده کمترین مقدار باشد .
جسمی با چگالی و ارتفاع روی سطح زمین قرار دارد . اگر سطح مقطع جسم در تمام ارتفاع آن یکسان باشد، ( مثل مکعب مستطیل یا استوانه ) فشار ناشی از این جسم را می توان از این رابطه به دست آورد:
فشار در مایع ها تقریبا ناشی از وزن مایع است .
به دلیل چگالی کم گازها، فشار ناشی از گاز درون مخزن، بیشتر ناشی از برخورد مولکول های گاز به جداره ظرف است.
وقتی در یک مایع به اندازه در راستای قائم پایین می رویم فشار مایع به اندازه افزایش می یابد.
فشار کل ( مطلق): اگر فشار کل در سطح شاره (فشار هوا) با و فشار کل در عمق را با نشان دهیم:
فشار ناشی از یک مایع یا فشار پیمانه ای مایع، اختلاف فشار مطلق و فشار هواست . یعنی:
عمق مایع از سطح آزاد مایع است پس فشار در نقاط عمیق تر مایع بیشتر است.
فشار ناشی از مایع به و بستگی دارد و به شکل ظرف و مساحت کف ظرف بستگی ندارد.
نقاط هم تراز درون یک مایع هم فشار هستند.
اگر روی بدنه یک بطری بدون در پر از آب، سوراخ ایجاد کنیم آب خارج شده از سوراخ پایین در مدت زمان یکسان پیشروی بیشتری دارد.
رای گازهای درون مخزن مقدار کوچک است ( چگالی گاز و ارتفاع مخزن گاز کم است.)به همین جهت می توان فشار گاز در تمام نقاط درون مخزن را یکسان در نظر گرفت .
فشار ناشی از وزن گاز در مواردی که ارتفاع آن کم است ، ناچیز است . در مورد جو زمین ارتفاع هوا زیاد است و فشار ناشی از آن قابل ملاحظه است . این فشار ، فشار هوا نامیده می شود.
فشار هوا در سطح دریای آزاد برابر پاسکال است که این فشار را یک اتمسفر یا یک جو می نامند.
برای محاسبه اختلاف فشار بین دو نقطه از هوا که اختلاف ارتفاع قابل توجهی دارند دیگر نمی توان از رابطه
استفاده کرد . با افزایش ارتفاع از سطح زمین چگالی هوا کاهش می یابد . و نیروی جاذبه زمین سبب می شود که لایه های زیرین هوا نسبت به لایه های بالایی متراکم تر شوند. در نتیجه هر چه به سطح زمین نزدیک تر می شویم چگالی و فشار هوا بیشتر می شود.
با فشار سنج هوا یا بارومتر، فشار هوا در سطح تراز دریا اندازه گیری شده است . فشار سنج بوردون برای اندازه گیری فشار در مخزن گازها و اندازه گیری فشار باد لاستیک وسیله های نقلیه به کار می رود.
اگر این آزمایش در محلی که بالاتر از سطح تراز دریاست اندام گیرد ارتفاع ستون جیوه کمتر است .
این آزمایش به سطح مقطع لوله آزمایش بستگی ندارد و فقط به ارتفاع قائم لوله وابسته است .
نحوه قرار گیری لوله تاثیری در نتیجه آزمایش ندارد.
اگر برای اندازه گیری فشار هوا به جای جیوه از آب استفاده کنیم ارتفاع آب در لوله به 10 متر می رسد و این آزمایش مناسب نیست.
با فشار سنج ( مانومتر) می توان فشار گاز درون محفظه را می توان محاسبه کرد.
اختلاف فشار گاز درون محفظه و فشار هوا را فشار پیمانه ای می نامند.
در اندازه گیری فشار خون یا فشار هوای داخل لاستیک های اتومبیل فشار پیمانه ای محاسبه می گردد .
فشار وارد بر یک مایع محصور بدون کاهش به تمام نقاط مایع و ظرف وارد می شود. کاربرد این اصل در جک های روغنی و بالابرهای هیدرولیکی است .
یک مایع به اجسامی که داخل آن قرار می گیرند نیرویی به طرف بالا وارد می کند. این نیرو باعث می شود که اجسام سبک تر از آن چه که هستند به نظر برسند. به این نیروی رو به بالا، نیروی شناوری می گویند.
اگر نیروی وزن مساوی نیروی شناوری باشد و چگالی جسم مساوی چگالی شاره، جسم در شاره غوطه ور می ماند.
اگر نیروی وزن کمتر از نیروی شناوری باشد و چگالی جسم کمتر از چگالی شاره، جسم در شاره به سمت بالا حرکت می کند تا در سطح مایع شناور شود.
اگر نیروی وزن مساوی نیروی شناوری باشد و چگالی جسم کمتر از چگالی شاره، جسم در سطح مایع شناور است.
برای بررسی حرکت شاره ها یک شاره آرمانی را در نظر می گیریم که تراکم ناپذیر بوده و حرکت ان به طور پیوسته است و انرژی آن در هنگام جابه جایی بین دو نقطه تلف نمی شود.
به خاطر حرکت پیوسته شاره مقدار شار های که در یک مدت زمان معین از هر مقطع لوله می گذرد ثابت است.
اصل برنولی برای شاره ای که به طور لایه ای و در امتداد افق حرکت می کند به صورت زیر بیان می شود: در مسیر حرکت شاره با افزایش تندی شاره فشار آن کاهش می یابد.
بال های هواپیما طوری طراحی شده اند که تندی هوا در بالای بال بیشتر از زیر آن است. در نتیجه فشار هوای بالای بال کمتر از فشار هوای زیر آن است . به این ترتیب نیروی بالابر خالصی به بال هواپیما وارد می شود.
دیدگاه شما