مفهوم فشار - آموزش تصویری - زبان ساده
موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .
محاسبه آنلاین فشار و سطح مقطع و نیرو
سلامابزار زیر فوق العاده و بی نظیر است. چون بهترین شیوه یادگیری حل مسئله را ارائه می کند. در هیچ جای دیگری چنین ابزار فوق العاده ای را نمی توانید پیدا کنید. برای طراحی آن وقت زیادی صرف کردیم و کاملا رایگان در اختیار عموم قرار دادیم. لطفا از آن استفاده کنید. اعداد مختلف را وارد کنید و آنها را تغییر دهید. به این ترتیب شما می توانید بی نهایت سوال با پاسخ تشریحی ایجاد کنید. از همه مهمتر، حتی می توانید مسائل درون یا آخر فصل و نیز مثال های کتاب درسی را با آن حل کنید.
معلمان محترم می توانند برای طراحی سوال و یا بررسی درستی سوال خود، از این ابزار ارزشمند استفاده کنند( پس از آنکه نرم افزار سوال را تولید کرد می توانید ظاهر و ادبیات سوال را به دلخواه خود تغییر دهید). با احترام: ژرفنما
روش استفاده:
در قسمت پایین، سه ورودی اعداد وجود دارد. در دو ورودی، عدد دلخواه خود را وارد کنید. سپس روی دکمه محاسبه کلیک کنید. تا حل تشریحی آن، ارائه می شود.
توضیح بیشتر
- فرض کنید سه ورودی برای عدد داریم اگر در ورودی اول و دوم، عدد وارد کنید کمیت سوم حساب می شود. اما اگر در ورودی دوم و سوم، عدد وارد کنید کمیت اول حساب می شود و ...
-
برای وارد کردن اعداد توان دار، ما از ساده ترین روش ( یعنی e-notation )استفاده کردیم. برای این کار، از حرف e استفاده کنید. مثلا 105 × 3 را به صورت 3e5 وارد کنید
همچنین 5-10 × 3 را به صورت 3e-5 وارد کنید
عدد 19-10 × 1/6 را به صورت 1.6e-19 وارد کنید
عددی مانند 105 را به صورت 1e5 وارد کنید.(یعنی به صورت e5 وارد نکنید).
دقت کنید هنگام وارد کردن e صفحه کلید شما انگلیسی باشد وگرنه وارد نمی شود. - برای وارد کردن اعداد اعشاری، مثلا 6/5 به جای علامت اعشار / از علامت نقطه . استفاده کنید
1 - مفهوم فشار چیست؟
فشار یعنی اندازه نیروی عمودی وارد بر یکای سطح. این یک تعریف کوتاه و کامل است( بعدا تعریف دیگری بر مبنی فرمول فشار، ارائه می دهیم ). اما نکات زیادی در همین جمله کوتاه وجود دارد. تک تک کلمات این جمله را باید توضیح داد. زیرا بسیار مهم است- کلمه اندازه بیان می کند که فشار جهت ندارد. متاسفانه کم نیستند که فکر می کنند فشار جهت دارد. مثلا با دست خود جسمی را هل می دهند و می گویند فشار در همین جهت است.اشتباه نکنید شما نیرو وارد می کنید. نیرو جهت دارد اما فشار یک کمیت نرده ای است. بنابراین جهت ندارد. به همین دلیل در تعریف فشار گفته شده اندازه نیرو.
- عبارت نیروی عمودی نشان می دهد که نیرو باید عمود بر سطح، وارد شود. اگر عمود وارد نشود باید چه کار کنیم؟ پاسخ این است که باید مولفه عمودی نیرو را حساب کنید یعنی نیرو را تجزیه کنیم( مبحث تجزیه، مربوط به مباحث آینده است و در این فصل وارد آن نمی شویم).
- یکای سطح مترمربع و یکای نیرو نیوتن است که با N نشان داده می شود.
به این مثال ساده، خیلی دقت کنید چون مفهوم فشار را خوب بیان می کند.
فرض کنید نیروی 20 نیوتن به طور یکنواخت به یک سطح، با مساحت 4 متر مربع، وارد می شود. به هر مترمربع به طور متوسط چند نیوتن نیرو وارد می شود. پاسخ ساده است 20 را بر 4 تقسیم می کنیم، حاصل می شود 5 . یعنی به یکای سطح، به اندازه 5 نیوتن، نیرو وارد می شود. این مفهوم فشار است. می گوییم فشار وارد بر این سطح، ، برابر 5 است( با یکای استاندارد SI).
توجه: با توجه به توضیحات بالا، متوجه می شویم که برای محاسبه فشار وارد بر یک سطح، باید اندازه نیرو را بر اندازه مساحت سطح، تقسیم کنیم. پس فرمول فشار به صورت P = F/A است. یا به طور معادل، به صورت F = PA نوشته می شود. در این فرمول و در SI:- F نیرو است و یکای آن نیوتن( با نماد N ).
- A مساحت سطح است و یکای آن مترمربع ( با نماد m2 ).
- P فشار است و یکای آن پاسکال( با نماد Pa ).
توجه: گاهی ممکن است به جای نیروی F ، مقدار جرم را داشته باشیم در این صورت به جای F قرار دهید mg. یعنی F = mg
توجه: با توجه به فرمول بالا، تعریف زیر را نیز برای فشار به کار می رود: نسبت اندازه نیروی عمودی وارد بر یکای سطح به مساحت سطح.
دقت کنید کلمه نسبت یعنی کسر یا تقسیم. یعنی حاصل تقسیم صورت( یعنی اندازه نیروی عمودی وارد بر واحد سطح) به مخرج( یعنی مساحت سطح ). اگر دقت کنید این تعریف، همان فرمول فشار است که به زبان فارسی بیان شده است.
توجه: برای راحتی کار می توان از قاعده مثلث فشار استفاده کرد. در این روش، عددی که برابر حاصل ضرب دو عدد دیگر است(یعنی نیرو) در بالا و دو عدد دیگر ( یعنی فشار و مساحت) در پایین نوشته می شود.
اگر بخواهیم نیرو را محاسبه کنیم فشار و مساحت را در هم ضرب می کنیم.
اگر بخواهیم فشار را محاسبه کنیم، نیرو را بر مساحت تقسیم می کنیم.
اگر بخواهیم مساحت را حساب کنیم، نیرو را بر فشار تقسیم می کنیم.
یک غواص در حال شنا است. فرض کنید فشار در مکان غواص، برابر Pa106 است. شیشه عینکی که به چشم زده است را دایره ای به شعاع 2 سانتی متر فرض کنید.الف) چه فشاری بر شیشه عینک او وارد می شود؟
ب) یک وزنه چند کیلوگرمی چنین نیروی را می تواند وارد کند.
الف) ابتدا مساحت شیشه عینک غواص را حساب کردیم. سپس به کمک فرمول مناسب که در متن درس توضیح دادیم اندازه نیرو را محاسبه کردیم که برابر 1000 نیوتن می شود.
ب) اندازه نیرو را داریم باید جرم جسمی را حساب کنیم که وزن آن برابر همین نیروی 1000 نیوتنی است. از فرمول W=mg استفاده کردیم. حاصل می شود 100 کیلوگرم. یعنی انگار یک وزنه 100 کیلوگرمی روی شیشه عینکش قرار دارد. سوال می کنیم که پس چطور این شیشه نمی شکند( لطفا در بخش نظرات بنویسید).
2 - یکای فشار چیست؟
اگر به فرمول فشار دقت کنید نسبت اندازه نیرو به مساحت سطح بیانگر فشار است. نیرو برحسب نیوتن و مساحت، برحسب مترمربع بیان می شود. بنابراین، فشار بر حسب نیوتن بر مترمربع بیان می شود. که آن را پاسکال می گویند. اما اگر مساحت، بر حسب متر مربع نباشد مثلا بر حسب سانتی متر مربع یا میلی متر مربع باشد، باید آن را تبدیل کنیم.موضوع دیگر این است که در فرمول فشار هیچکدام از یکای کمیت ها، اصلی نیستند. یعنی نیرو با یکای نیوتن و مساحت با یکای متر مربع اصلی نیستند. یادآوری می کنیم ما فقط 7 یکای اصلی داریم.
این نکات مربوط به فصل اندازه گیری است. که به طور کامل توضیح دادیم.
یک مکعب با ابعاد 10 در 5 در 20 سانتی متر و با وزن 10 نیوتن را از روی وجه های مختلف روی سطح افقی قرار می دهیم فشار هر سه حالت ممکن را حساب کنید. و با هم مقایسه کنید.
الف) حالت اول: فرض کنید وجهی روی سطح افقی قرار دارد که ابعاد آن 10 در 5 است. در این صورت فشار برابر 2000 پاسکال است.
ب) حالت دوم: فرض کنید وجهی روی سطح افقی قرار دارد که ابعاد آن 10 در 20 است. در این صورت فشار برابر 500 پاسکال است.
پ) حالت سوم: فرض کنیدوجهی روی سطح افقی قرار دارد که ابعاد آن 20 در 5 است. در این صورت فشار برابر 1000 پاسکال است.
بخش نظرات
سلام وقت بخیر ببخشید در قسمت سوالات دو سوال آخر که مسئله است ،با هر روشی حل کردم پاسخم با پاسخ شما مطابقت نداشت ،میشه لطفا حل توضیحی اش را قرار دهید ممنونم از زحمات شما
(پاسخ به افرا)مساحت دایره را حساب کنید(مشابه مثال 1) می شود 0/005024 این عدد را در فشار یعنی 1000000 ضرب کنید می شود 5024 یعنی گزینه سوم(سوال گفته به طور تقریی).
مساحتی از جسم که روی زمین است برابر 0.2 × 0/1 که می شود 0/02 حالا نیروی 20 نیوتون را بر این عدد تقسیم کنید می شود 1000 پاسکال