مراجعةُ الوحدة الأولى
ميكانيكا الموائع صفحة 30
فيزياء الصف العاشر
1-أضعُ دائرةً حولَ رمزِ الإجابةِ الصحيحةِ لكلِّ جملةٍ ممّا يأتي: (الإجابة باللون الأحمر)
. 2أصفُ كيفَ يتغيّرُ الضغطُ الجويُّ بزيادةِ الارتفاعِ عن سطحِ البحرِ، وضغطُ الماءِ بزيادةِ العمقِ تحتَ سطحِ الماءِ.
الإجابة: مع زيادة الارتفاع عن سطح البحر، يقل الضغط الجوي بشكل تدريجي، حيث يتناقص عدد الجزيئات في الغلاف الجوي وبالتالي ينخفض الضغط. على الجانب الآخر، مع زيادة العمق تحت سطح الماء، يزداد الضغط بشكل ملحوظ، حيث يتأثر الضغط بوزن الماء المتواجد فوقه. وبما أن الكثافة النسبية للماء أعلى من الهواء، يكون التغير في الضغط أكبر بالنسبة للماء في عمق معين مقارنة بالهواء في ارتفاع مماثل عن سطح البحر.
. 3يبيّنُ
الشكلُ مقطعًا منْ نظامِ الكوابحِ في السيارةِ. مستعينًا بالشكلِ أجيبُ عنِ
الأسئلةِ الآتيةِ:
أ. أحسبُ
مقدارَ الضغطِ على الزيتِ المحصورِ في الأسطوانةِ، الناتجِ منْ قوةٍ مقدارُها (F1=90N) تؤثّرُ في مِكبسِ الأسطوانةِ (x)، علمًا أنَّ مساحةَ سطحِه (48cm2)
الإجابة:
ب. ينتقلُ الضغطُ عبرَ الزيتِ إلى المِكبسِ (Y) فيتأثّرُ بقوّةِ F2 ، لماذا يكونُ مقدارُ القوّةِ F2المؤثّرةِ في المِكبسِ (Y) أكبرَ من مقدارِ القوّةِ ( (F1
الإجابة:
ليبقى الضغط
مساوي (Px=Py)
Px=P
`\frac{F_1}{A_x}=\frac{F_2}{A_y}`
ولأن `A_x<A_y` تكون القوة F2 أكبر من القوة F1
ج. أفسّرُ: لا يعملُ نظامُ الكوابحِ على النحوِ المطلوبِ، إذا تسرّبتْ فقاعاتُ هواءٍ إلى الأسطوانةِ.
سينتقل جزء من الضغط على الفقاعة، مما يقلل من كفاءة نظامُ الكوابحِ على النحوِ المطلوبِ.
4- يبيّنُ
الشكلُ بحيرةً عمقُ الماءِ فيها ( 12 m
)،
وكثافةُ الماءِ 103kg/m3) × (1
أ . أحسبُ
الضغطَ الكليَّ عندَ أسفلِ البحيرةِ، إذا كانَ الضغطُ الجويُّ (po=1×105pa)
الإجابة:
ب. التفكيرُ الناقدُ: هلْ يتغيّرُ حجمُ فقاعةِ غازٍ تنطلقُ منْ أسفلِ البحيرةِ إلى سطحِها؟ أفسّرُ إجابتي.
الإجابة: يزداد حجم فقاعة الهواء عند الانتقال من أسفل البحيرة نحو الأعلى، لأن الضغط الواقع عليها يقل، بسبب نقصان العمق تحت سطح الماء.
5- التفكيرُ الناقدُ: تُبحِرُ غوّاصةٌ على عمقِ ( 20 m ) تحتَ سطحِ ماءِ البحرِ، ضغطُ ماءِ البحرِ على هذا العمقِ ( P)، وكثافةُ ماءِ البحرِ ( ρs ). ثمَّ تُبحِرُ الغوّاصةُ نفسُها في ماءٍ عذبٍ على
عمقِ ( 20.6
m )تحتَ
سطحِ الماءِ، كثافةُ الماءِ العذبِ ρf ، حيثُ (ρs = 1.03 ρf) فهلْ تتأثّرُ الغوّاصةُ في الماءِ العذبِ بضغطٍ
مساوٍ أمْ أكبرَ أمْ أقلَّ منَ الضغطِ ( P) المؤثِّرِ بها في ماءِ البحرِ؟ أُعطي دليلًا يدعمُ صحّةَ
إجابتي.
الإجابة:
نعم، تتأثر الغواصة في الماء العذب بضغط مساوٍ للضغط المؤثر بها في ماء البحر.
. 6صمّمتْ مجموعةٌ منَ الطالباتِ نموذجًا لرافعةٍ هيدروليكيّةٍ، على نحوِ ما هو مبيَّنٌ في الشكلِ المجاورِ.
أ. أصفُ
كيفَ يعملُ النموذجُ؟
الإجابة:
يعمل
على مبدأ انتقال الضغط بالتساوي على جميع الأجزاء.
ب. أقترحُ: كيفَ يمكنُ تطويرُ النموذجِ؟
الإجابة: استخدام حقنه طبيه أكبر.
7- أحلّلُ: يُبيّنُ الشكلُ المجاورُ قراءتَي باروميترَ عندَ أسفلِ جبلٍ وأعلاهُ، معتمدًا على البياناتِ المُثبَتةِ على الشكلِ أُجيبُ عنِ الأسئلةِ الآتيةِ:
أ. أحسبُ
الفرقَ في الضغطِ بينَ أسفلِ الجبلِ وأعلاهُ بوحدةِ الباسكالِ، علمًا أنَّ كثافةَ
الزئبق تساوي
13.6 × 103
kg/m3
الإجابة:
ب. أحسبُ
ارتفاعَ الجبلِ، علمًا أنَّ متوسطَ كثافةِ الهواء يساوي
1.2 kg/m3
الإجابة:
. 8 التفكيرُ
الناقدُ: عندَ استخدامِ باروميترَ زئبقيٍّ لقياسِ الضغطِ الجويِّ عندَ مستوى سطحِ
البحرِ، فإنَّ طولَ عمودِ الزئبقِ في الأنبوبِ يستقرُّ عندَ (76 cm) بالنسبة
إلى سطحِ الزئبقِ في الوعاءِ.
أ. ماذا لو
استُخدمَ الماءُ بدلا منَ الزئبقِ، فكمْ سيكونُ ارتفاعُ عمودِ الماءِ في
الباروميترِ عندَ مستوى سطحِ البحرِ؟
الإجابة:
ب. لماذا لا يُستخدَمُ الماءُ في الباروميترِ ويُستخدمُ الزئبقُ؟ أُعطي دليلا علميًّا يدعمُ إجابتي معتمدًا على النتيجةِ التي توصّلْتُ إليها في الفرعِ أ.
الإجابة: لأننا سنكون بحاجة إلى
باروميتر أنبوبه كبير جدا (ارتفاع أنبوبه أكثر من 10m).