الضغط في السوائل

by:  alomda60@hotmail.com 

الضغط عند نقطة
لتكن القوة المؤثرة F
A    مساحة السطح
بما أن الضغط = المركبة العمودية للقوة / مساحة السطح

  

تعريف الضغط عند نقطة ــ هو مقدار القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة
وحدة قياس الضغط ـــ بما أن القوة تقدر بالنيوتن والمساحة بالمتر المربع
إذا يقاس الضغط بوحدة هي ـ
نيوتن / متر مربع 

وحدة أخرى لقياس الضغط

وحدة الضغط = نيوتن / م2

  نيوتن × متر / متر3 = جول / م3

أبعاد  الضغط

أبعاد الضغط = أبعاد القوة / أبعاد المساحة

ما معنى أن الضغط عند نقطة من سطح = 5 × 105 نيوتن/ م2

المعنى أن القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات من السطح المحيطة بتلك النقطة = 105 × 5 نيوتن

ملاحظات

تعرف هذه القوة باسم القوة الضاغطة وتقدر بحاصل ضرب الضغط × المساحة وهذا لا يكون صحيحا إلا إذا كان الضغط منتظما مثل ضغط السائل على قاعدة الإناء ـ أما إذا كان الضغط غير منتظم ـ مثل ضغط السائل على أحد جوانب الإناء كما سيأتي فإن القوة الضاعطة = متوسط الضغط × المساحة

اذا كانت القوة تصنع زاوية مع العمودي فإن الضغط يساوي

قياس الضغط عند نقطة في باطن سائل

 المطلوب حساب ضغط السائل عند نقطة ( أ ) ــ
نتصور عمودا من السائل على شكل متوازي مستطيلات
ولتكن ــــ
A  مساحة قاعدة متوازي المستطيلات
h  ارتفاع المتوازي حتى سطح السائل
V  حجم عمود السائل
 كثافة السائل
  اذا

حجم عمود السائل = مساحة قاعدته × ارتفاعه 
كتلة عمود السائل = حجم عمود السائل × كثافته 


وزن عمود السائل  = كتلته × عجلة الجاذبية الأرضية 

بما أن وزن عمود السائل هو القوة المؤثرة عموديا على المساحة من السائل 

هذا باعتبار أن الإناء مغلق من أعلى 

إذا كان الإناء مفتوحا فإن الضغط الجوي يضغط أيضا على سطح السائل ويسمى بالضغط الكلي أو المطلق 

تعريف   ضغط سائل ساكن عند نقطة في باطنه يقدر بوزن عمود السائل الذي مساحة مقطعه وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة وارتفاعه هو البعد العمودي بين بين النقطة وسطح السائل 


العوامل التي يتوقف عليها الضغط عند نقطة في باطن سائل 

أولا كثافة السائل [ تناسب طردي ] بزيادة كثافة السائل يزداد الضغط له عند نفس النقطة 
ثانيا عجلة الجاذبية الأرضية [ تناسب طردي ] بزيادة عجلة الجاذبية يزداد الضغط 
ثالثا عمق النقطة أسفل السطح الخالص للسائل [ تناسب طردي ] أي أن الضغط عند نقطة في باطن السائل يتناسب طرديا مع بعد النقطة عن سطح السائل ولذلك ضغط السائل يتساوى في جميع النقط التي تقع في مستوى أفقي واحد 


ملاحظات 

جميع النقاط التي تقع في مستوى أفقي واحد في باطن سائل ساكن يكون لها نفس قيمة الضغط 
لا يتوقف ضغط سائل ساكن عند نقطة في باطنه على شكل الإناء حيث نلاحظ أنه في جهاز الآواني المستطرقة يرتفع فيه السائل بنفس المقدار رغم إختلاف شكل وحجم كل إناء 

 

التعليل 

نفرض أن النقاط A  B C  تقع في مستوى أفقي واحد أي أن 
PA = P = P
 


ما معنى أن الضغط عند نقطة في باطن سائل 
باسكال   


إتزان السوائل في الأنبوبة ذات الشعبتين 

 

 

تعيين الكثافة النسبية لسائل ــ الوزن النوعي له ـ 

أولا ـ نأخذ أنبوبة ذات شعبتين بشكل حرف يو تحتوي على كمية من الماء الذي كثافته رو تو 

ثانيا نصب في الفرع الأيسر كمية من سائل آخر وليكن زيت مثلا كثافته 

ثالثا عند الاستقرار نأخذ مستوى أفقي واحد يمر بالفرع الأيمن في نقطة سي ويمر بالفرع الأيسر في نقطة A  عند السطح الفاصل بين الماء والزيت 
نقيس ارتفاع سطح الزيت فوق السطح  الفاصل عند النقطة ايه وليكن h1  ونقيس ارتفاع الماء فوق النقطة سي وليكن h2

  ونظرا لأن النقطتان أيه وسي في مستوى أفقي واحد داخل نفس السائل الساكن ( الماء ) اذا الضغط عند النقطة سي يساوي الضغط عند النقطة ايه 
وبالتالي 

 

وبتطبيق العلاقة السابقة يمكن تعيين الكثافة النسبية للزيت أو الوزن النوعي له 

Specific Gravity

Density

The density is defined as a mediums mass per unit volume. Mass is a property. 

  • Mass and Weight - the Difference! - What is weight and what is mass? An explanation of the difference between weight and mass.

Mass can be expressed as:

ρ = m / V       (1)

where 

ρ = density 

m = mass

V = volume

The SI units for density are kg/m3. The imperial (BG) units are lb/ft3 (slugs/ft3). While people often use pounds per cubic foot as a measure of density in the U.S., pounds are really a measure of force, not mass. Slugs are the correct measure of mass. You can multiply slugs by 32.2 for a rough value in pounds. 

  • Unit converter for other units

The higher the density, the tighter the particles are packed inside the substance. Density is a physical
property constant at a given temperature and density can help to identify a substance. 

  • Densities and material properties for different materials 

Example - Use the Density to Identify the Material:

An unknown liquid substance has a mass of 18,5 g and occupies a volume of 23,4 ml. (milliliter)

The density can be calculated as: 

ρ = [18.5 (g) / 1000 (g/kg)] / [23.4 (ml) / 1000 (ml/l) 1000 (l/m3) ] 

        = 18.5 10-3 (kg) / 23.4 10-6 (m3)

        = 790 kg/m3

If we look up densities of some common substances, we find that ethyl alcohol, or ethanol, has a density of 790 kg/m3. Our unknown liquid may likely be ethyl alcohol!

Example - Use Density to Calculate Mass of a Volume

The density of titanium is 4507 kg/m3 . Calculate the mass of 0,17 m3 titanium!

m = 0.17 (m3) 4507 (kg/m3)  = 766.2 kg 

Specific Weight

Specific Weight is defined as weight per unit volume. Weight is a force

  • Mass and Weight - the Difference! - What is weight and what is mass? An explanation of the difference between weight and mass.

Specific Weight can be expressed as:

γ = ρ g       (2)

where 

γ = specific weight

g = acceleration of gravity

The SI-units of specific weight are kN/m3. The imperial units are lb/ft3

The local acceleration g is under normal conditions 9.807 m/s2 in SI-units and 32.174 ft/s2 in imperial units. 

Example - Specific Weight Water

Specific weight for water at 60 oF is 62.4 lb/ft3 in imperial units and 9.80 kN/m3 in SI-units.   

Example - Specific Weight Some other Materials

Specific Weight - γ Imperial Units (lb/ft3 SI Units (kN/m3
Ethyl Alcohol 49.3 7.74
Gasoline 42.5 6.67
Glycerin 78.6 12.4
Mercury 847 133
SAE 20 Oil 57 8.95
Seawater 64 10.1
Water 62.4 9.80
  • Material Properties 

Specific Gravity 

Specific Gravity is dimensionless unit defined as the ratio of density of the material to the density of water at a specified temperature. Specific Gravity can be expressed as: 

SG =  = ρ / ρH2O         (3)

where 

SG = specific gravity

ρ = density of fluid

ρH2O = density of water 

It is common to use the density of water at 4 oC (39° F) as reference - at this point the density of water is at the highest. 

  • Thermal Properties of Water Density, Freezing temperature, Boiling temperature, Latent heat of melting, Latent heat of evaporation, Critical temperature .... .

Since Specific Weight is dimensionless it has the same value in the metric SI system as in the imperial english system (BG). 

At the reference point specific gravity has same numerically value as density.

Example - Specific Gravity

If the density of iron is 7850 kg/m3, 7.85 grams per cubic millimeter, 7.85 kilograms per liter, or 7.85 metric tons per cubic meter - the specific gravity of iron is:

SG = 7850 kg/m3/ 1000 kg/m3 = 7.85

where the density of water is 1000 kg/m3.

هل يؤثر إختلاف نصف قطر الأنبوبة على ارتفاع كل من السائلين في فرعي الأنبوبة 

 

ملاحظات هامة 

يجب أن يكون الماء أحد السائلين عند تعيين الوزن النوعي للسائل الآخر 
يمكن إيجاد كثافة السائل بضرب الكثافة النسبية للسائل× 1000 ولكن اذا كان الماء ليس أحد السائلين يمكن تعيين كثافة أحد السائلين بمعلومية كثافة السائل الآخر 


 

الصفحة التالية
1  2  3  4  5  6  7  8  9

المدرس العربي

مدرس الفيزياء

مختارات