علوم نهم فصل 8 : فشار و آثار آن

علوم نهم فصل 8 :

علوم نهم فصل 8 : فشار و آثار آن

هوایی که تنفس می کنیم، آبی که از دوش حمام بیرون می آید و از آن برای استحمام استفاده می کنیم، کفشی که می پوشیم، تشکی که روی آن استراحت می کنیم همگی به نوعی با مفهوم فشار ارتباط دارند.

در این علوم نهم فصل 8 پس از آشنا شدن با تعریف فشار، قادر خواهید بود تا شناخت بهتری از پدیده هایی از این قبیل به دست آورید.علوم نهم فصل 8 فشار

 محاسبه فشار:

فشار از تقسیم نیرو  بر سطحی که به آن نیرو وارد می شود تعریف می شود. یعنی:

علوم نهم فصل 8 فرمول فشار

یکای فشار پاسکال (pa) برابر با نیوتن بر متر مربع است

به طوری که هر پاسکال، معادل 1 نیوتون بر یک متر مربع است.

رابطه ی فوق نشان می دهد هرگاه نیروی معینی را به دو سطح متفاوت وارد کنیم، فشار نیز متفاوت خواهد بود.

پس باید متوجه شده باشیم چرا یک میخ آهنی براحتی با چکش به درون دیوار فرو می رود اما یک جسم پهن فرو نمی رود.

 

علوم نهم فصل 8 عوامل موثر بر فشار

مطابق تصویر بالا: فشار با سطح رابطه عکس دارد چنانچه سطح زیاد شود فشار کم می شود.

مثال :

مکعبی با سطح قاعده 1000 سانتی متر مربع و به وزن 100 نیوتن روی زمین قرار دارد فشاری که به سطح زیرین آن وارد می شود کدام است ؟

اگر مکعب را روی سطح کمتر (100 سانتی متر مربع ) قرار دهیم فشار زیرین آن چقدر خواهد بود ؟

علوم نهم فصل 8 مثالی از فشار

علوم نهم فصل 8 و  فشار در مایع ها :

وقتی یکی از انگشتان خود را جلوی آبی که از شیلنگ بیرون می آید بگیرید، فشار آب را احساس می کنید.

علوم نهم فصل 8 فشار اب

همچنین وقتی به قسمت عمیق استخری بروید فشار آب را روی بدن و به خصوص پرده گوش خود احساس می کنید.

برای آشنایی با برخی از عوامل مؤثر در فشار مایع ها، ابتدا آزمایش زیر را انجام دهید.

مطابق انیمیشن زیر یک استوانه را در سه جا سوراخ کنید و روی سوراخ ها را با درپوش ببندید و پر از آب کنید .

سپس در پوش ها را هم زمان بردارید و به خروج آب و فشار آب خروجی توجه کنید .

متوجه می شویم که فشار در مایعات به ارتفاع ستون مایع بستگی دارد.آزمایش فشار آب

می دانیم فشار در مایعات از رابطه زیر بدست می آید.

فرمول فشار در مایعات

در این رابطه p چگالی مایع  و g شتاب جاذبه زمین است

و اگر مایع معین باشدچگالی ثابت و شتاب جاذبه هم در تمام نقاط زمین تقریبا ثابت است

پس فشار در یک مایع فقط به ارتفاع بستگی دارد

سطح آزاد مایع:

مطابق شکل زیر از ظروف مرتبطه استفاده کنید .

همان طور که مشاهده می کنید ،فشار مایع در یک عمق  مشخص از سطح مایع، بدون توجه به اندازه و شکل ظروف ، یکسان است.

فشار و ظروف مرتبطه

برای بررسی بیشتر این موضوع، ظرف های مرتبط ببینید.

اگر مایعی درون یکی از آنها بریزید، مایع در ظرف های مختلف جریان می یابد

تا اینکه سطح آزاد مایع در تمامی ظروف یکسان شود.

همچنین فشاری که به یک جسم غوطه ور و ارد می شود متناسب با ارتفاع مایع در تمام نقاط ثابت است

علوم نهم فصل 8 فشار آب بر یک جسم غوطه ور

اصل پاسکال:

یکی از مهم ترین ویژگی ها درباره  فشار مایع ها این است که

اگر بر بخشی از مایع که درون ظرفی محصور است فشار وارد کنیم

این فشار، بدون ضعیف شدن به بخش های دیگر مایع و دیواره های ظرف منتقل می شود.

این ویژگی مایع ها، اصل پاسکال نامیده می شود.

علوم نهم فصل 8 و یک مثال:

درون یک بطری پر از آب چوب پنبه ای با نیروی 10 نیوتن به آب وار می کند

اگر سطح قاعده بطری 500 سانتی کتر باشد نیویی که به سطح قاعده بطری وارد می شود چند نیوتن است ؟

محاسبه نیروی حاصل از فشار

شکل زیر اجزای ترمز هیدرولیکی خودرو را نشان می دهد که بر مبنای اصل پاسکال کار می کند.

وقتی راننده پدال ترمز را فشار می دهد،

این فشار توسط روغن ترمز به پیستون ها، کفشک ها و بالشتک ها ترمز عقب و بالشتک ها به صفحه ای که به چرخ جلو متصل است ، منتقل می شود.

کفشک ها به کاسه نیرو وارد کرده و سرانجام سرعت خودرو کاهش می یابد.

فشار و ترمز هیدرولیک

همچنین در تصویر زیر چگونگی عملکرد منگنه آبی را مشاهده می کنید

در اینجا به کمک قوانین فشار با نیروی کم بر مقاومت زیاد غلبه می شود.

فشار و منگنه آبی

فشار در گازها :

برای شما نیز ممکن است بارها اتفاق افتاده باشد

که هرگاه بیش از حد مجاز، هوا را به درون بادکنکی دمیده باشید بادکنک ترکیده باشد.

این تجربه ساده نشان می دهد که گازها نیز مانند مایع ها فشار وارد ٔمی کنند.

همانطور که در تصویر مشخص است میزان فشاری که گاز درون یک ظرف مثل بادکنک به دیواره وارد می کند

به تعداد ذرات گاز و نیروی هر یک از ذرات گاز  دارد ،بستگی دارد.

فشار در گاز ها

تا زمانی که نیروی درونی بر فشار هوای بیرونی غلبه نکند بادکنک سالم می ماند.

مثلا اگر بادکنک را گرم کنیم جنبش ذرات هوای درون زیاد تر شده و فشار آن زیاد تر می شود و بادکنک می ترکد.

اطراف کره زمین و تا ارتفاع معینی، هوا وجود دارد. شکل زیر  ستون فرضی از مولکول های هوا را نشان می دهد.

فشار و ستون هوا

هرچه از سطح زمین بالاتر رویم فشار هوا کمتر می شود.

با کاهش فشار نقطه جوش آب کم تر می شود با توجه به تصویر نقطه جوش در ارتفاع های مختلف ، متفاوت است

فشار و تغییرات نقطه جوش مایع

به همین دلیل فشار هوا در مناطق کوهستانی کمتر از فشار هوا در مناطق ساحلی است.

فشار هوا در زندگی روزمره ما اثرهای فراوانی دارد.

برای مثال وقتی می خواهید آبمیوه درون یک لیوان را به کمک نی بنوشید از آثار فشار هوا استفاده می کنید.

فشار و ایجاد خلاء

 

آزمایش کنید:

درون یک بطری فلزی نازک آب بریزید و آب را گرم کنید تا به نقطه جوش برسد و بخار از دهانه آن بسرعت بیرون برود .

حال درب بطری را محکم ببندبد و از روی شعله دور کنید و بر روی آن آب سرد بریزید

و مشاهده آنچه اتفاق می افتد را مانند شکل زیر تفسیر کنید.

تغییرات شکل جسم با تغییر فشار هوا

گرد آوری : مجید فرح آبادی

 

در باره نویسنده :

*16 سال سابقه تدریس در مدارس شاهد و نمونه دولتی *15 سال سابقه تدریس در مدارس تیزهوشان *مدرس ضمن خدمت *10 سال سرگروه آموزشی استان *موسس و مسئول انجمن علمی و آموزشی معلمان علوم تجربی استان

9 Comments

  1. j balvin بهمن ۶, ۱۳۹۶ در ۱۹:۰۷ - پاسخ دادن

    بسیار عالی . ممنون

  2. M بهمن ۲۵, ۱۳۹۶ در ۰۱:۴۰ - پاسخ دادن

    خیلی ممنون

    • حامد فرح آبادی بهمن ۲۵, ۱۳۹۶ در ۰۱:۴۸ - پاسخ دادن

      خواهش میکنم. سایت ما را به دوستان خود معرفی کنید.

  3. سهیل بهمن ۲۹, ۱۳۹۶ در ۰۰:۱۲ - پاسخ دادن

    خیلی مطالب خوبی بود ممنون بابت زحمات

    • حامد فرح آبادی بهمن ۲۹, ۱۳۹۶ در ۰۰:۵۷ - پاسخ دادن

      تشکر بابت دیدگاه شما.
      سایت ما را به دوستان خود معرفی کنید.

  4. سینا اسکندری اسفند ۱, ۱۳۹۶ در ۲۳:۴۶ - پاسخ دادن

    خوب

    • حامد فرح آبادی اسفند ۳, ۱۳۹۶ در ۱۸:۱۱ - پاسخ دادن

      تشکر باز هم به سایت ما سر بزنید.

  5. هادی اسفند ۴, ۱۳۹۶ در ۱۱:۲۷ - پاسخ دادن

    سلام مطالبتون خیلی عالی بود فقط یه سوال داشتم در قسمت منگنه آبی فشار مایع در ستون A1 بیشتر است یا A2؟ چرا؟

    • مجید فرح آبادی اسفند ۴, ۱۳۹۶ در ۱۳:۳۰ - پاسخ دادن

      یکی از انواع ماشین های مرکب مکانیکی، منگنه آبی است. منگنه آبی از دو استوانه فلزی تشکیل شده است که به وسیله لوله ای به یکدیگر مربوط هستند.
      در استوانه ها آب ریخته و روی دهانه استوانه ها پیستونی قرار دارد. شعاع این دو استوانه متفاوت است. مثلا A , A1

      هرگاه به پیستون کوچکتر نیرویی وارد شود، فشاری بر آب وارد می شود که طبق قانون پاسکال این فشار به نقاط دیگر مایع و سطح زیرین پیستون دیگر اثر می کند و می تواند وزنه ای را بالا ببرد.

      هر گاه شعاع استوانه بزرگتر 5 برابر شعاع استوانه کوچکتر باشد،
      نیرویی که بر زیر پیستون استوانه بزرگتر وارد می شود، 25 برابر نیروی مؤثر بر پیستون کوچکتر خواهد بود.
      از منگنه آبی برای بالا بردن ماشین ها و نیز فشردن موادی مانند پنبه و بسته بندی کردن آن ها استفاده می شود.

ثبت ديدگاه

سیزده − پنج =