BAD BOY

فصل هفتم علوم سال سوم راهنمایی

فشار

واژه فشار نیر هم چون واژه کار در زندگی روزمره به طور فراوانی استفاده می شود. اما در علم فیزیک، فشار به معنایی بسیار خاص و با تعویضی متفاوت از مفهوم روزانه آن مطرح می شود.
از نظر فیزیکی، فشار در واقع مقدار نیرویی است که بطور عمود بر واحد سطح وارد می شود. اگر در نیروی وارد آمده بر جسم و یا سطح، مقدارنیرو ثابت باشد و یا ثابت بماند، هر چه مساحت سطحی که نیرو به آن وارد می شود کوچک تر و کم تر باشد، میزان فشار وارد بر سطح بیشتر است. واحد فشار در فیزیک، نیوتون بر مترمربع است که ... پاسکال ، فیزیکدان مشهور فرانسوی به نام او نامیده شده است و آن را با علامت pa نشان می دهند. یک نیوتون بر سانتی متر مربع برابر است با 10000 پاسکال.



  فشار مایعات :

همان طور که معمولاً فشار هر جسم جامد بر سطح زیرین آن در اثر نیروی گرانش است. فشار مایعات نیز در اثر نیروی وزن آن ها بوجود می آید.
بسیاری از شهرها دارای شبکه ی آب لوله کشی هستند. در شبکه ی آب رسانی شهرها، معمولاً مخزن آب را در ارتفاعی بالاتر از بقیه ی نقاط می سازند. در نتیجه آب در اثر نیروی گرانش در شبکه ی آب شهرها جاری می شود. به این مثال توجه کنید:
اگر یک ظرف مکعبی شکل پر از آب به ابعاد 1×1×1 متر را در نظر بگیرید این ظرف محتوی حدود هزار کیلوگرم آب است.
وزن این مقدار آب در حدود 10000 نیوتون می شود.
بنابراین فشار دارد بر کف مخزن برابر است با :

= فشار

نیرو

=نیوتون 10000=10000نیوتون

سطح

مترمربع 1مترمربع

حال اگر ارتفاع آب در مخزن به جای 1 متر، 2 متر باشد، فشار آب بر کف آن دو برابر، یعنی 2000 پاسکال می شود.
بنابراین می توان نتیجه گرفت که فشار مایعات به ارتفاع آنها بستگی دارد. یعنی هر چه ارتفاع ستون مایع بیشتر باشد. نیروی وزن مایع بر سطح زیرین خود بیشتر می شود و در نتیجه فشار مایع بیشتر خواهد بود.
یک نکته ی بسیار جالب در مورد فشار مایعات این است که مایعات، فشار را به خوبی و بطور یکسان در همه ی جهات منتقل می کنند. از این خاصیت، در موارد بسیاری استفاده می شود. از جمله دو دستگاه ترمز اتومبیل ها از خاصیت انتقال فشار مایعات بهره گرفته می شود.



  فشار گازها :

هوای اطراف زمین به وسیله نیروی گرانش زمین به طرف پائین کشیده می شود . نیروی گرانش سبب می شود که هوا بر همه اجسام روی زمین، فشار وارد می کند. مانند آبی که بر کف ظرف خود فشار وارد می کند.
وجود فشار هوا در بعضی از کارها به ما کمک می کند. مثلاً وقتی که با یک نی، نوشیدنی می خورید، فشار هوا ،‌مایع را از لیوان به درون دهان شما منتقل می کند. فشار هوا بر روی تمام اجسامی که روی سطح زمین قراردارند از همه جهت ها وارد می شود.
 



  یک نکته جالب :

بر روی سطح زمین، وقتی بطری آب را کج می کنیم در اثر نیروی گرانش، آب به دهان، سرازیر می شود اما در شرایط بی وزنی حتی اگر بطری آب را کاملاً هم سر و ته بگیریم،‌آب فرو نمی ریزد، در چنین شرایطی می توان آب را به وسیله ی نی نوشید. فشار هوا موجود در ایستگاه فضایی، این کار را امکان پذیر می سازد.
وقتی در یک محیط بسته مقداری گاز وارد می کنیم مولکول های گاز که پیوسته در حال حرکت و جنبش هستند دائماً به دیواره های ظرف برخورد می کنند. برخورد هر مولکول با دیواره ظرف، نیرویی بر دیواره وارد می کند به عبارت دیگر، می توان گفت که عامل ایجاد فشار یک گاز بر روی دیواره های ظرف آن . ضربه های متوالی مولکول های گاز به دیواره است. هر چه مقدار گازی که به یک ظرف در بسته وارد می کنیم بیشتر باشد. فشار گاز درون آن ظرف بیشتر می شود، زیرا با افزایش تعداد مولکول ها، تعداد برخورد آن ها با دیواره ظرف افزایش می یابد.
همان طور که ملاحظه می کنید، عامل وجود فشار هوا بر اجسام روی سطح زمین،‌نیروی گرانش است که از طرف زمین بر هوای اطراف آن وارد می شود و آن را به طرف خود می کشد اما در مورد گازی که در یک ظرف در بسته قرار دارد: مثل هوای موجود در لاستیک ، اتومبیل یا گاز موجود در کپسول یا هوای موجود در فضاپیما می توان گفت که عامل فشار در واقع جنبش و حرکت مولکول های گاز آن است.
 



  فکر کنید

درباره عبارت زیر فکر کنید آیا می توانید این پدیده ها را به مفهومی که در ذهن خود از فشار دارید مربوط نمائید.
لبه تیز چاقو گوشت را به راحتی می برد اما لبه ی پهن آن نمی برد وقتی لبه ی چاقو تیز است، فشار وارد بر گوشت بیشتر و وقتی لبه ی آن پهن است نیرو در سطح وسیع تری پخش می شود و فشار وارد برگوشت کم تر است.
میخ از سر تیزش در چوب فرو می رود اما از سر پهن فرو نمی رود.
نوک تیز میخ فشار بیشتری را بر چوپ وارد می کند.
مرتاض های هندی روی یک تخت چوبی پوشیده از میخ می خوابند اما نمی توانند روی آن بایستند.
وقتی مرتاض های هندی روی تخت می خوابد سطح زیاد و فشار کم است. اما وقتی می ایستد، سطح کم و فشار زیاد است و میخ ها در پاهایش فرو می رود.
 



  مساحت سطح
فکر کنید
می دانید که اگر لاستیک ماشین یا توپ را بیش از حد باد کنیم، می ترکد، علت آن چیست؟

زیرا مقدار گاز بیشتری را وارد لاستیک یا توپ می کنیم و فشار داخل آن ها بیشتر می شود و وقتی این فشار بیش از حد شود، می ترکد.  



  به نظر شما اگر دمای گازی که در یک ظرف دربسته وجود دارد افزایش یابد فشار آن بیشتر می شود یا کم تر؟ چرا؟

فشار گاز با دمای گاز نسبت مستقیم دارد. اگر گازی را گرم کنیم. دمای آن افزایش می یابد و فشار گاز زیاد می شود.  



  سؤال از متن فصل 7 :
1 – فشار را تعریف کنید؟

فشار مقدار نیرویی است که بطور عمود بر سطح وارد می شود  



  2 – واحد فشار در فیزیک چیست؟

در فیزیک واحد فشار نیوتون بر مترمربع است که به آن پاسکال (pa) می گویند.  



  3 – فشار در مایعات دو اثر چیست؟

فشاردر مایعات در اثر نیروی وزن آنها بوجود می آید.  



  4 – منظور از خاصیت انتقال فشار در مایعات چیست؟

منظور این است که مایعات فشار را به خوبی و بطور یکسان در همه جهات منتقل می کنند.  



  5 – علت فشار هوا چیست؟

هوای اطراف زمین به وسیله ی نیروی گرانش زمین به طرف پائین کشیده می شود. نیروی گرانش سبب می شود که هوا بر همه اجسام روی زمین فشار وارد می کند.  



  6 – فشار هوا بر روی اجسام از چه جهت هایی وارد می شود؟

فشار هوا بر روی تمامی اجسامی که روی سطح زمین قراردارند از همه جهت ها وارد می شوند.  



  7 – عامل فشار گازی که در یک ظرف در بسته قرار دارد چیست؟

عامل فشار گاز در یک ظرف بسته در واقع جنبش و حرکت مولکول های گاز می باشد.