الرئيسية
يرمز للكثافة بالرمز ( رو) وتعرف بأنها الكتلة لوحدة الحجوم
حيث M هى الكتلة ووحدتها بالكيلوجرام (kg) ، V الحجم ووحدته بالمتر تكعيب m3 وبذلك تكون وحدة الكثافة هى kg / m3 .
ونظرا لإمكانية وجود الخطأ فى قياس الحجم للمادة فإنه تم اللجوء إلى مفهوم جديد وهو الكثافة النسبية للمادة وتعرف على أنها :
ويمكن تعريفها أيضا بأنها
والكثافة النسبية ليس لها وحدات لأنه نسبة.
ضغط السائل
أذا كان لدينا وعاء بة سائل وبه ثلاث فتحات لخروج السائل كما هو موضح بالرسم فإنه من المعلوم أن سرعة إندفاع السائل من فتحة الإناء رقم (1) تكون أكبر من سرعة إندفاع السائل من الفتحة رقم (2) و الفتحة رقم (3). بمعنى أنه كلما زاد الإرتفاع بين الفتحة التى يخرج منها السائل وسطح السائل كلما زاد معدل إندفاع السائل من الإناء.
ولحساب ضغط السائل نفرض أن إرتقاع السائل فى الإناء هو h وكثافة السائل ومساحة مقطع الإناء A . إذن يمكن حساب كتلة السائل الموجود فى الإناء بالعلاقة
ولكن من المعلوم أن الحجم يساوى مساحة المقطع فى الإرتفاع
وحيث ان وزن السائل ( W ) = كتلة السائل ( M ) x عجلة الجاذبية الأرضية ( g )
ومن دراستنا السابقة قد عرفنا الضغط على أنه القوة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات
ومن هذه المعادلة نستنتج الآتى :-
(1) هناك ضغط لكل نقطة فى السائل
(2) يزداد الضغط مع زيادة البعد الرأسى h عن سطع السائل
(3) كل النقط التى تقع على مستوى أفقى واحد ( أى لها نفس الإرتفاع h ) متساوية فى الضغط
(4) يعتمد الضغط على كثافة السائل
قاعدة باسكال
تنص قاعدة باسكال على أنه " إذا تم تطبيق ضغط على السائل ساكن فى وعاء فإن هذا الضغط ينتقل دون نقصان إلى كل نقطة داخل السائل وإلى جدار الوعاء "
نفرض وجود قوة F1 تؤثر على المكبس رقم 1 كما فى الشكل التالى . فإن الضغط ينتقل إلى المكبس رقم 2 . ولمنع حدوث تغير فى منسوب السائل فإننا نحتاج إلى قوة F2 تؤثر على المكبس رقم 2 لكى نحافظ على بقاء السائل ساكن.
ويمكن حساب القوة F2 الازمة للتوازن مع القوة F1 على النحو التالى
وحسب قاعدة باسكال فإن هذا الضغط ينتقل إلى المكبس رقم 2 إذن
بالتعويض عن قيمة الضغط من المعادلة الأولى فى المعادلة الثانية نستنتج أن
وإذا كان فإن القوة F2 تكون أكبر بكثير من القوة F1
الضغط الجوى
يؤثر وزن الهواء المحيط بالكرة الأرضية بضغط على جميع المخلوقات الموجودة على ظهر الأرض. ويقل هذا الضغط كلما ارتفعنا عن سطح الأرض وذلك لأن كمية الهواء تقل كلما إتجاهنا إلى أعلى من سطح الأرض.
ولقياس الضغط الجوى يستخدم جهاز يسمى البارومتر وهو عبارة عن أنبوبة زجاجية مفرغة من الهواء موضوعة فى إناء به زئبق كما هو موضح بالشكل التالى.
يؤثر الهواء بضغط على السائل ( الزئبق ) الموجود بالإناء ميما يؤدى إلى إرتفاع الزئبق فى الأنبوبة المفرغة من الهواء ويكون الفرق فى إرتفاع الزئبق فى الإناء والأنبوبة المفرغة من الهواء يمثل قيمة الضغط الجوى.
وهناك جهاز آخر يسمى المانومتر يستخدم لقياس الضغط الجوى أيضا أو يستخدم للمقارنة بين ضغطى غازين وهو عبارة عن أنبوبة على شكل حرف U تم ملئها جزئيا بالزئبق كما بالشكل التالى.
يتم توصل أحد أزرع الأنبوبة بالغاز الأول والفرع الآخر يتصل بالغاز الثانى ويعمل ضغط كل غاز بقوة تتناسب مع ضغطه ميما يسبب إعادة منسوب الزئبق فى الأنبوبة . بقياس الفرق بين إرتفاع الزئبق فى فرعى المانومتر فيكون هو الفرق بين ضغطى الغازيين.
فى الشكل الأول من المانومتر ضغط الغازيين متساويين أما الشكل الثانى فإن ضغط الغاز p1 أكبر من ضغط الغاز P2 .
قاعدة أرشميدس
تنص قاعدة أرشميدس على أنه " إذا تم غمر جسم جزئيا أو كلياً فى مائع فإن المائع يدفع الجسم إلى أعلى بقوة تساوى وزن المائع المزاح "
ولإثبات ذلك نفرض جسم مكعب مساحة مقطعه على شكل مستطيل غمر فى إناء به سائل كما بالشكل التالى:
من المعلوم أن ضغط السائل عند الوجه C أكبر من الضغط عند الوجه B وذلك لأن الوجه C يقع على عمق أكبر من الوجه B ومن المعلوم من دراستنا السابقة أن الضغط يزداد مع زيادة الإرتفاع h . أما الوجه D والوجه E فإن الضغط عليهم متساوى فى المقدار ومختلف فى الإتجاه ولذلك يمكن القول بأن محصلة الضغط عليهم تساوى صفر.
إذا كان الضغط عند C هو P1 ومساحة مقطع الوجه C هو A فإن القوة تعطى بالعلاقة
حيث كثافة السائل.
أما القوة عند الوجه B فهى
محصلة القوة هى عبارة عن الفرق بين القوتين
ولكن حجم الجسم V يساوى مساحة مقطعه A والأرتفاع الذى يمثل هنا الفرق فى عمق الوجه C والوجه B .
وحيث أن الكتلة تساوى الحجم فى الكثافة
إذن قوة الدفع يساوى وزن السائل المزاح وهذا يتفق مع قاعدة أرشميدس.
حيث M هى الكتلة ووحدتها بالكيلوجرام (kg) ، V الحجم ووحدته بالمتر تكعيب m3 وبذلك تكون وحدة الكثافة هى kg / m3 .
ونظرا لإمكانية وجود الخطأ فى قياس الحجم للمادة فإنه تم اللجوء إلى مفهوم جديد وهو الكثافة النسبية للمادة وتعرف على أنها :
ويمكن تعريفها أيضا بأنها
والكثافة النسبية ليس لها وحدات لأنه نسبة.
ضغط السائل
أذا كان لدينا وعاء بة سائل وبه ثلاث فتحات لخروج السائل كما هو موضح بالرسم فإنه من المعلوم أن سرعة إندفاع السائل من فتحة الإناء رقم (1) تكون أكبر من سرعة إندفاع السائل من الفتحة رقم (2) و الفتحة رقم (3). بمعنى أنه كلما زاد الإرتفاع بين الفتحة التى يخرج منها السائل وسطح السائل كلما زاد معدل إندفاع السائل من الإناء.
ولحساب ضغط السائل نفرض أن إرتقاع السائل فى الإناء هو h وكثافة السائل ومساحة مقطع الإناء A . إذن يمكن حساب كتلة السائل الموجود فى الإناء بالعلاقة
ولكن من المعلوم أن الحجم يساوى مساحة المقطع فى الإرتفاع
وحيث ان وزن السائل ( W ) = كتلة السائل ( M ) x عجلة الجاذبية الأرضية ( g )
ومن دراستنا السابقة قد عرفنا الضغط على أنه القوة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات
ومن هذه المعادلة نستنتج الآتى :-
(1) هناك ضغط لكل نقطة فى السائل
(2) يزداد الضغط مع زيادة البعد الرأسى h عن سطع السائل
(3) كل النقط التى تقع على مستوى أفقى واحد ( أى لها نفس الإرتفاع h ) متساوية فى الضغط
(4) يعتمد الضغط على كثافة السائل
قاعدة باسكال
تنص قاعدة باسكال على أنه " إذا تم تطبيق ضغط على السائل ساكن فى وعاء فإن هذا الضغط ينتقل دون نقصان إلى كل نقطة داخل السائل وإلى جدار الوعاء "
نفرض وجود قوة F1 تؤثر على المكبس رقم 1 كما فى الشكل التالى . فإن الضغط ينتقل إلى المكبس رقم 2 . ولمنع حدوث تغير فى منسوب السائل فإننا نحتاج إلى قوة F2 تؤثر على المكبس رقم 2 لكى نحافظ على بقاء السائل ساكن.
ويمكن حساب القوة F2 الازمة للتوازن مع القوة F1 على النحو التالى
وحسب قاعدة باسكال فإن هذا الضغط ينتقل إلى المكبس رقم 2 إذن
بالتعويض عن قيمة الضغط من المعادلة الأولى فى المعادلة الثانية نستنتج أن
وإذا كان فإن القوة F2 تكون أكبر بكثير من القوة F1
الضغط الجوى
يؤثر وزن الهواء المحيط بالكرة الأرضية بضغط على جميع المخلوقات الموجودة على ظهر الأرض. ويقل هذا الضغط كلما ارتفعنا عن سطح الأرض وذلك لأن كمية الهواء تقل كلما إتجاهنا إلى أعلى من سطح الأرض.
ولقياس الضغط الجوى يستخدم جهاز يسمى البارومتر وهو عبارة عن أنبوبة زجاجية مفرغة من الهواء موضوعة فى إناء به زئبق كما هو موضح بالشكل التالى.
يؤثر الهواء بضغط على السائل ( الزئبق ) الموجود بالإناء ميما يؤدى إلى إرتفاع الزئبق فى الأنبوبة المفرغة من الهواء ويكون الفرق فى إرتفاع الزئبق فى الإناء والأنبوبة المفرغة من الهواء يمثل قيمة الضغط الجوى.
وهناك جهاز آخر يسمى المانومتر يستخدم لقياس الضغط الجوى أيضا أو يستخدم للمقارنة بين ضغطى غازين وهو عبارة عن أنبوبة على شكل حرف U تم ملئها جزئيا بالزئبق كما بالشكل التالى.
يتم توصل أحد أزرع الأنبوبة بالغاز الأول والفرع الآخر يتصل بالغاز الثانى ويعمل ضغط كل غاز بقوة تتناسب مع ضغطه ميما يسبب إعادة منسوب الزئبق فى الأنبوبة . بقياس الفرق بين إرتفاع الزئبق فى فرعى المانومتر فيكون هو الفرق بين ضغطى الغازيين.
فى الشكل الأول من المانومتر ضغط الغازيين متساويين أما الشكل الثانى فإن ضغط الغاز p1 أكبر من ضغط الغاز P2 .
قاعدة أرشميدس
تنص قاعدة أرشميدس على أنه " إذا تم غمر جسم جزئيا أو كلياً فى مائع فإن المائع يدفع الجسم إلى أعلى بقوة تساوى وزن المائع المزاح "
ولإثبات ذلك نفرض جسم مكعب مساحة مقطعه على شكل مستطيل غمر فى إناء به سائل كما بالشكل التالى:
من المعلوم أن ضغط السائل عند الوجه C أكبر من الضغط عند الوجه B وذلك لأن الوجه C يقع على عمق أكبر من الوجه B ومن المعلوم من دراستنا السابقة أن الضغط يزداد مع زيادة الإرتفاع h . أما الوجه D والوجه E فإن الضغط عليهم متساوى فى المقدار ومختلف فى الإتجاه ولذلك يمكن القول بأن محصلة الضغط عليهم تساوى صفر.
إذا كان الضغط عند C هو P1 ومساحة مقطع الوجه C هو A فإن القوة تعطى بالعلاقة
حيث كثافة السائل.
أما القوة عند الوجه B فهى
محصلة القوة هى عبارة عن الفرق بين القوتين
ولكن حجم الجسم V يساوى مساحة مقطعه A والأرتفاع الذى يمثل هنا الفرق فى عمق الوجه C والوجه B .
وحيث أن الكتلة تساوى الحجم فى الكثافة
إذن قوة الدفع يساوى وزن السائل المزاح وهذا يتفق مع قاعدة أرشميدس.
» رمضان مبارك
» اقتراح للادارة !!
» سلام خاص الى استاذي الغالي
» نظائر الكلور
» الصداقة الحقيقية
» الابتسامة وفوائدها
» العمليات الكيميائية لاستخلاص غاز الكلور
» هل تعلم