الدرس 5-2سلوك الموائع
مبدأ باسكال
🎯 ستتعلم أن
- تتعرّف مبدأ باسكال وبعض تطبيقاته.
🔤 مفردات جديدة
مبدأ باسكال
مبدأ باسكال
ماذا يحدث عندما تطأ علبة كرتونية مملوءة بالماء مغلقة بإحكام؟ لعدم وجود منفذ للماء سوف يتوزّع الضغط الإضافي بالتساوي على الماء الموجود في العلبة كله.
✋ سؤال سريع
ماذا ينص مبدأ باسكال؟
يوضح مبدأ باسكال أن الزيادة في الضغط على سائل محصور، الناتجة عن قوة خارجية، تنتقل بالتساوي إلى جميع أجزاء السائل.
اعرض الإجابة
أ) الزيادة في الضغط على سائل محصور تنتقل بالتساوي إلى جميع أجزائه —يوضح مبدأ باسكال أن الزيادة في الضغط على سائل محصور، الناتجة عن قوة خارجية، تنتقل بالتساوي إلى جميع أجزاء السائل.
الأنظمة الهيدروليكية
تعدّ مكابس السوائل تطبيقًا لمبدأ باسكال، ومنها رافعة السيارات وكرسي طبيب الأسنان:
- القوة المؤثرة في المكبس الصغير تولّد ضغطًا إضافيًّا على السائل المحصور.
- ينتقل هذا الضغط الإضافي إلى المكبس الكبير.
- ولأن الضغط يساوي القوة مقسومة على المساحة، فإن هذا الضغط يولّد قوة كبيرة حسب العلاقة:
- إذا كانت مساحتا المكبسين متساويتين فإن قوتيهما تكونان متساويتين أيضًا.
- أما إذا كانت مساحة مقطع المكبس الكبير كبيرة نسبيًّا مقارنة بمساحة مقطع المكبس الصغير، فإنه تتولّد قوة أكبر على المكبس الأكبر مساحة، وتساعدنا مكابس السوائل على رفع أجسام ثقيلة باستخدام قوى صغيرة نسبيًّا.
مثال من الكتاب:
| المكبس الصغير | المكبس الكبير | |
|---|---|---|
| المساحة | 1 م² | 20 م² |
| الضغط | 500 نيوتن/م² | 500 نيوتن/م² |
| القوة | 500 نيوتن (إلى أسفل) | 10000 نيوتن (إلى أعلى) |
القوة الصغيرة المؤثرة في المكبس الصغير تنتج قوة كبيرة عند المكبس الكبير، فتكون القوة كافية لرفع السيارة.
✋ سؤال سريع
أيّ مما يأتي تطبيق لمبدأ باسكال؟
تعدّ مكابس السوائل تطبيقًا لمبدأ باسكال، ومنها رافعة السيارات وكرسي طبيب الأسنان.
اعرض الإجابة
أ) رافعة السيارات الهيدروليكية —تعدّ مكابس السوائل تطبيقًا لمبدأ باسكال، ومنها رافعة السيارات وكرسي طبيب الأسنان.
✋ سؤال سريع
ضغط في أنبوب مكبس سوائل 500 نيوتن/م²، ومساحة المكبس الكبير 20 م². ما القوة على المكبس الكبير؟
القوة = 500 × 20 = 10000 نيوتن.
اعرض الإجابة
أ) 10000 نيوتن —القوة = 500 × 20 = 10000 نيوتن.
✋ سؤال سريع
متى تتولّد قوة أكبر على أحد مكبسي السوائل؟
إذا كانت مساحة مقطع المكبس كبيرة نسبيًّا مقارنة بالآخر، فإنه تتولّد قوة أكبر على المكبس الأكبر مساحة.
اعرض الإجابة
أ) عندما تكون مساحة مقطعه أكبر —إذا كانت مساحة مقطع المكبس كبيرة نسبيًّا مقارنة بالآخر، فإنه تتولّد قوة أكبر على المكبس الأكبر مساحة.
مضخات القوة
إذا كان هناك وعاء مثقوب يحتوي على مائع بداخله فإن هذا المائع يندفع خارجًا من الفتحة أو الثقب عند وقوع ضغط عليه، وهذا ما يعرف بمضخة القوة. ومن تطبيقاتها أنبوب معجون الأسنان وعلب الخردل وبعض معجون الطماطم.
✋ سؤال سريع
أيّ مما يأتي مثال على مضخة القوة؟
من تطبيقات مضخة القوة أنبوب معجون الأسنان وعلب الخردل وبعض معجون الطماطم.
اعرض الإجابة
أ) أنبوب معجون الأسنان —من تطبيقات مضخة القوة أنبوب معجون الأسنان وعلب الخردل وبعض معجون الطماطم.
✋ سؤال سريع
كم مضخة قوة في القلب؟
للقلب مضختا قوة؛ إحداهما تدفع الدم إلى الرئتين، والأخرى تدفع الدم الغني بالأكسجين إلى باقي أعضاء الجسم.
اعرض الإجابة
أ) مضختان —للقلب مضختا قوة؛ إحداهما تدفع الدم إلى الرئتين، والأخرى تدفع الدم الغني بالأكسجين إلى باقي أعضاء الجسم.
أحسنت! أنهيت «مبدأ باسكال»
📝 الخلاصة
- ينص مبدأ باسكال على أن الزيادة في الضغط على سائل محصور، الناتجة عن قوة خارجية، تنتقل بالتساوي إلى جميع أجزاء السائل.
- تعدّ مكابس السوائل (الأنظمة الهيدروليكية) تطبيقًا لمبدأ باسكال، ومنها رافعة السيارات وكرسي طبيب الأسنان.
- في مكبس السوائل تتولّد قوة أكبر على المكبس الأكبر مساحة، حسب العلاقة القوة = الضغط × المساحة.
- مضخات القوة أوعية مثقوبة تحتوي على مائع يندفع خارجًا من الثقب عند الضغط عليه، ومن أمثلتها أنبوب معجون الأسنان، والقلب في جسم الإنسان.