فشار،شناوری،برنولی+آزمون جامع-آزمون 2دی-فیزیک دهم-علی میرنوری

درود به همه همراهان من.

امیدوارم تا اینجای کار خوب پیش رفته باشی....

خب توی این مطلب یه درسنامه خفن به همراه یه آزمون جمع بندی مهم  براتون آماده کردم 

تا بتونی بهترین عملکرد خودت رو توی آزمون 2دی نشون بدی!!!!!

امیررضا حکمت نیا-دانشجوی پزشکی علوم پزشکی تهران

خب بریم با هم این درسنامه رو بررسی کنیم و یاد بگیریم

انتهای یادگیری حتما تست های آموزشی کار کن، بعدش این آزمون جامع انتها رو بزن تا خودت رو هم بتونی بسنجی

برای دانلود فایل، به انتهای مطلب بروووووووووووووووو

اصل ارشمیدس --> وقتی تمام يا قسمتی از يك جسم در شاره‌ای فرو رود، شاره نيرويی بالاسو بر آن وارد می کند كه با وزن شاره جابه‌جا شده توسط جسم برابر است.

نيروهای عمودی بر جسم عبارت‌اند از دو نيرو که به سطح بالايی برابر F1=P1*A و بر سطح پايينی F2=P2*A وارد می شود. ‌بنابراین داریم:

_ نیروی شناوری (برابر وزن شاره جابه‌جا شده) از طرف شاره‌ای معین، صرفاً به حجم شاره‌ای که جسم جابه‌جا می‌کند، بستگی دارد و به جنس و شکل جسم‌ وابسته نیست.

مثال 1) یک قطعه آهنی را به نیروسنجی بسته و نیروسنج را با دستمان گرفته‌ایم و  به تدریج جسم را به داخل آب ظرفی که روی یک باسکول قرار دارد، فرو می‌بریم، در طی فرو بردن قطعه در آب، عددی که نیروسنج و باسکول نشان می‌دهد، چه تغییری خواهند کرد؟

پاسخ1)

1 . وقتی که بخشی از قطعه درون آب قرار دارد نیروی شناوری به طرف بالا بر قطعه وارد شده و نیروسنج عددی کم‌تر از وزن قطعه را نشان می‌دهد. (انگار کمی سبک‌تر شده است). طبق قانون سوم نیوتون (شکل 1) در عوض به همان اندازه (نیروی شناوری) نیرو به مایع وارد می‌شود و باسکول عدد بیش‌تری را نشان می‌دهد. 

2. با فرو بردن تدریجی قطعه در آب، حجم آبی که جابه‌جا می‌شود بیش‌تر شده در نتیجه نیروی شناوری نیز افزایش می‌یابد. (شکل 1)

3. وقتی تمام قطعه داخل آب قرار دارد با فرو رفتن بیش‌تر در شاره  (بدون این‌که به کف ظرف بچسبد) نیروی شناوری تغییر نمی‌کند. (چون حجم شارة جابه‌جا شده که معادل حجم قطعه است ثابت است.) (شکل‌های 2 و3)

4. هنگامی که قطعه را از نیروسنج جدا کنیم و داخل آب بیندازیم باسکول وزن مجموعة ظرف، آب و قطعه را نشان خواهد داد (چون چگالی قطعه از آب بیش‌تر است، وزن جسم  از نیروی شناوری بیش‌تر خواهد بود.) و باسکول بیش‌ترین نیرو را نشان خواهد داد. (شکل ۴)

تعادل در شناوری

وقتی جسمی روی شاره‌ای شناور و ساکن است (مانند یک چوب پنبه یا یک کشتی روی آب) الزاماً برایند نیروهای وارد بر جسم (نیروی خالص) در تمام راستاها از جمله راستای قائم صفر است (درست مانند جسمی که روی سطح میز قرار دارد).

شرط شناوری

شرط شناور ماندن یک جسم روی سطح یک شاره آن است که وزن جسم برابر با نیروی شناوری باشد، یعنی:  

نتیجه: طبق رابطه (1) کسری از حجم جسم که داخل شاره قرار دارد برابر نسبت چگالی جسم به چگالی شاره است.

مقایسه صعود بالن و سقوط زیردریایی

اگر یک بالن پر از گاز سبک مانند هلیم را از سطح زمین رها کنیم، شروع به بالا رفتن می‌کند، اما در ارتفاع معینی متوقف می‌شود. 

علت آن است که با افزایش ارتفاع، چگالی‌ هوا کاهش می‌یابد، درنتیجه، بالن به جایی می‌رسد که چگالی‌‌اش با چگالی هوای اطرافش 

برابر گردد و‌ W=Fb شود. در نهایت بالن متوقف خواهد شد. اما سقوط یک زیردریایی که در حال فرو رفتن است تا کف اقیانوس ادامه 

خواهد داشت، زیرا چگالی آب (بر خلاف هوا) با تغییر عمق، ثابت خواهد ماند (به‌دلیل تراکم‌ناپذیری مایع) و برای این زیردریایی همواره

 W>Fb خواهد بود.

بررسی ارتفاع سطح آب: وقتی جسمی یا مجموعه‌ای از چند جسم بر سطح مایعی شناور می‌شود، نیروی شناوری برابر وزن مایع جابه‌جا شده است، 

در اینجا در هر دو حالت وزن مجموعة شناور شده یکسان است بنابراین حجم آب جابه‌جا شده نیز یکسان و h1=h2 خواهد بود.

بررسی میزان فرورفتن چوب:

طبق توضیح بالا نیروی شناوری و حجم آب جابه‌جا شده در هر ظرف یکسان است. در حالت (۲) گلوله درون آب قرار دارد، 

بنابراین به اندازه حجم خود آب را جابه‌جا می‌کند، اما در حالت (۱) کل حجم آب جابه‌جا شده به عهده چوب است و 

به همین دلیل میزان فرورفتن چوب در این حالت بیشتر از حالت (۲) خواهد بود.

رابطه تندی و فشار با سطح مقطع لوله

شکل روبه‌رو جریان پیوسته و لایه‌ای شاره درون لوله‌ای با سطح مقطع متفاوت را نشان می‌دهد. در حالت پایا وقتی شاره از 

مقطع بزرگ‌تر وارد مقطع باریک‌تر می‌شود، ناچار است با تندی بیش‌تری حرکت کند تا بتواند حجمی از شاره را که در هنگام عبور 

از مقطع بزرگ‌تر داشته، از خود عبور دهد. در عوض فشارش کاهش می‌یابد. بنابراین با کاهش مقطع لوله، جریان آب تندتر می‌شود 

و فشار آن کاهش می‌یابد که دانیل برنولی (فیزیکدان سوئیسی) این پدیده را کشف و به‌صورت زیر بیان کرد:

اصل برنولی ‌

در مسیر حرکت شاره، با افزایش تندی شاره، فشار آن کاهش می‌یابد.

آهنگ جریان شاره

 مطابق شکل (۱)، جریان یکنواخت شاره‌ای را که با تندی v در حرکت است در نظر می‌گیریم در مدت زمان t ، حجم شاره‌ای 

که از مقطع A جابه‌جا می‌شود برابر است با:         V=A.L

• طبق تعریف: نسبت حجم شاره جابه‌جا شده به زمان جابه‌جایی را آهنگ جریان شاره می‌نامیم:
• 

نکته: آهنگ جریان شاره (حجم گذرنده در واحد زمان) مقداری ثابت است و به شکل و مقطع لوله بستگی ندارد.

خب خب این از درسنامه به همراه حل 5 تست مهم از هر بخش...

حتما دانلود کن و از خودت آزمون بگیر.

بدرود. دوستدار شما، حکمت نیا.