فرمول فشار مایعات فیزیک دهم P=ρ g h

در فصل سوم کتاب فیزیک دهم بیشتر در مورد فرمول فشار در مایعات صحبت میشه و در انتهای فصل اصل برنولی و قانون ارشمیدس بررسی میشه ، قبل از اینکه وارد فرمول فشار بشیم یه مرور مختصری روی مفاهیم جامد ، مایع ، گاز داشته باشیم. همونطوری که میدونیم اجسام رو میشه به دسته های جامد ، مایع ، گاز  دسته بندی کرد حالا مطابق کتاب درسی میخوایم مرور کوتاهی روی این مفاهیم داشته باشیم.

• جامد ها : اجسام جامد حجم و شکل معینی دارن و به خاطر نیروی الکتریکی که به همدیگه وارد میکنن در کنار همدیگه میمونند ، این ذرات در مکان های معینی نسبت به یکدیگر قرار دارند و در اطراف این مکان ها ، نوسان های بسیار کوچکی انجام میدن.جامد های بلورین : اتم های برخی جامدها در طرح های منظمی کنار همدیگه قرار میگیرن و یک الگوی سه بعدی تکرار شونده منظم تشکیل میدن ، که به این نوع از جامد ها ، جامدهای بلورین گفته میشه.جامدهای بیشکل ( آمورف ) : ذرات سازنده جامد های بیشکل ( آمورف ) بر خلاف جامدهای بی شکل در طرح های منظم کنار همدیگه قرار ندارند ، معمولا وقتی مایعی به سرعت سرد شود جامد بی شکل ( آمورف تشکیل ) میشه.
• مایع : مولکول های مایع بر خلاف جامد های بلورین نظم و تقارن نداشته و براحتی به شکل ظرفی که در آن هستند ، در می آیند. فاصله ذرات مایع و جامد تقریبا برابر هم و در حدود یک آنگستروم هست.
• گاز : گاز ماده ای است که شکل مشخصی ندارد و مولکول های آن آزادانه و با تندی زیاد به اطراف حرکت کرده و با هم برخورد میکنند ، فاصله مولکول های گاز در حدود ۳۵ آنگستروم هست.

بررسی فرمول فشار در حالت کلی جامدات و مایعات

اگه خیلی ساده و خلاصه بخواهیم فشار رو تعریف کنیم میشه این شکلی گفت که حاصل تقسیم نیرو بر مساحت میشه فشار ، بنابراین فرمول فشار به شکل  P = F /A  هست ، که تو این فرمول F نماینده نیرویی هست که بصورت عمودی بر سطح مقطع A اثر میکنه ، برای درک بهتر فرض کنید که یک شخص روی صندلی نشسته باشه وزن این جسم رو چی داره تحمل میکنه؟ کاملا مشخص هست که وزن شخص رو صندلی تحمل میکنه و در واقع اینطوری میشه گفتش که از طرف شخص داره به صندلی ” نیرو” وارد میشه که این نیرو تقسیم بر مساحت صندلی میشه فشاری که شخص به صندلی وارد می کند.

برای دانلود درسنامه فوق با کیفیت بالا بر روی << اینجا >> کلیک کنید.

برای دانلود درسنامه فوق با کیفیت پایین بر روی << اینجا >> کلیک کنید.

بررسی فرمول فشار در شاره (فشار در مایعات و فشار در گازها)

اول از همه این نکته رو بگم که به مایعات و گازها در حالت کلی شاره گفته می شود پس هر جایی که در کتاب درسی فرمول فشار در شاره نوشته شود منظور فشار در مایعات و فشار در گازها ( مخصوصا فشار در هوا ) هست ، فشار در یک نقطه از شاره به چگالی شاره و ارتفاع شاره بالا سر خودش بستگی داره ، یعنی به صورت مثال کسانی که استخر رفتن این تجربه رو دارن که هرچه به قسمت های عمیق تر استخر برن ، فشار بیشتری به بدنشون وارد میشه و دلیلش هم این موضوع هستش که ارتقاع مایع بالا سرشون بیشتر و بیشتر میشه ، خیلی خوب وقت اون رسیده فرمول این درسنامه رو معرفی کنیم.

ضمنا اگه فشار هوا رو هم لحاظ کنیم فشار در عمق مایع میشه  ρ g h  به علاوه فشار هوا که رابطه بالا به شکل رابطه زیر در میاد.

P = ρ g h + P₀ 

توجه : با توجه به اینکه چگالی گازها کوچک هست در فضاهای محدود مثل یک اتاق و یا یک کپسول فشار در تمامی نقاط برابر است ولی برای مایعات چه در مقیاس کوچک مثل یک لیوان آب و یا در مقیاس بزرگتر مثل یک دریاچه فشاربین نقاط مختلف فرق می کند و باید برای محاسبه اختلاف فشار بین هر دو نقطه ای از فرمول  P = ρ g h  استفاده کرد.

مثال ) اگر فشار هوا ۱۰^۵ پاسکال باشد ، فشار کل در عمق 2 متری آب یک استخر چند پاسکال است؟
ρ = ۱ g/cm³  ,  g = 10 m/s²
جواب ) با توجه به این که در سوال بالا فشار کل خواسته شده است باید از فرمول P = ρ g h + P₀  استفاده کنیم.

P = ρ g h + P₀ = 1000 × 10 × 2 + 10⁵ = 120,000 Pa

ترکیب مسائل فشار و نیرو

ترکیب دو تا درسنامه قبلی خودش هستش و به کمک فرمول  ρ g h  فشار درون شاره رو محاسبه میکنیم و بعد از اون با ضرب کردن در مساحتی که سوال به ما میده نیرو رو بدست میاریم.

مثال ) یک سکه به شعاع ۲ سانتی متر را در عمق ۳ متری آب به چگالی یک گرم بر سانتی متر مکعب قرار داده ایم.
1.فشار وارد بر سکه را محاسبه کنید.                           2. نیروی کل وارد بر سکه را محاسبه کنید.

محاسبه اختلاف فشار بین دو نقطه در مایع

تنها نکته ای که باید در مورد اختلاف فشار بین دو نقطه از یک مایع بدونین این هستش که ، اختلاف فشار بین دو نقطه به فشار گاز بالا سر اون مایع بستگی نداره و فقط و فقط به چگالی و فاصله اون دو نقطه از هم بستگی داره که فرمولش به شکل زیر در میاد.

ΔP = ρ g Δh

مثال ) اگر فشار هوا در محلی یک اتمسفر باشد در این صورت اختلاف فشار یک مایع بین دو عمق ۲ و ۶ متری با چگالی ۴ گرم بر سانتی متر مکعب چقدر است؟

برای تکمیل اطلاعات خودتون حتما توصیه می‌کنم که در دوره آموزشی ویژگی های ماده ( فشار در مایعات ) شرکت کنید.