پایهٔ ۱۰ · فصل ۲
۸ مبحث منتخباین برگه، گزیدهای برای مرور سریع است: رابطه را همراه شرطش بخوان، سپس دام و نمونهٔ حل را بررسی کن.
در مسئلهٔ شاره ابتدا آزاد یا مقید بودن جسم و نیروهای اضافی را روشن کن؛ در پیوستگی نیز تغییر قطر را پیش از تندی به تغییر مساحت تبدیل کن.
فشار در عمق یکسان به جهت سطح وابسته نیست.
در اصل ارشمیدس چگالی شاره را به کار ببر، نه چگالی جسم.
در جریان پایای تراکمناپذیر و بدون نشت یا انشعاب، باریکشدن مقطع با افزایش تندی همراه است.
برنولی را فقط با فرضهای معتبر مسئله به کار ببر.
مایع تقریباً تراکمناپذیر است؛ این عبارت به معنی صفر بودن دقیق تغییر حجم در هر فشار نیست.
شرط کاربرد: توصیف ذرهای ساده، مدل آموزشی ماده است.
تصور نادرست: چون مایع جاری میشود، مانند گاز بسیار تراکمپذیر است.
اصلاح علمی: روانی با تراکمپذیری فرق دارد؛ مایع معمولاً بسیار کمتر از گاز تراکمپذیر است.
کشش سطحی را به معنی وجود پوست جامد واقعی روی مایع تفسیر نکن.
شرط کاربرد: جنس مایع، جنس سطح و تمیزی آن در رفتار مؤثرند.
تصور نادرست: همهٔ مایعها در لولهٔ مویین بالا میروند.
اصلاح علمی: بالا یا پایین رفتن سطح به برهمکنش مایع و دیواره بستگی دارد؛ حکم برای همهٔ مایعها یکسان نیست.
در تبدیل سانتیمتر مربع به متر مربع، ضریب ۱۰ به توان منفی چهار است.
شرط کاربرد: برای فشار متوسط روی سطح از مجموع نیروی عمود و مساحت همان سطح استفاده کن.
تصور نادرست: فشار چون از نیرو ساخته میشود، برداری است.
اصلاح علمی: فشار نردهای است؛ جهت نیروی فشاری با جهت عمود بر سطح مشخص میشود.
برای فشار ناشی از مایع، ρgh کافی است؛ برای فشار مطلق باید فشار سطح را هم اضافه کنی.
شرط کاربرد: مایع ساکن، چگالی ثابت و g تقریباً ثابت.
تصور نادرست: فشار در یک عمق معین فقط به حجم کل آب ظرف بستگی دارد.
اصلاح علمی: در مایع ساکن فشار به فشار سطح، چگالی، g و عمق وابسته است، نه مستقیماً به حجم کل آب.
نیروی شناوری با وزن خود جسم تعریف نمیشود؛ تنها در تعادل شناورِ آزاد با وزن برابر میشود.
شرط کاربرد: چگالی شاره را به کار ببر؛ Vsub حجم بخش فرورفته است.
تصور نادرست: هرچه جسم کاملاً غوطهور پایینتر برود، شناوری در مایع همگن بیشتر میشود.
اصلاح علمی: برای حجم ثابت و مایع همگن، شناوری به حجم جابهجاشده وابسته است و با عمق تغییر نمیکند.
اگر جسم به نخ بسته باشد، بدون بررسی کشش نمیتوان شناوری را برابر وزن گرفت.
شرط کاربرد: شناوری آزاد، تعادل و نبود نیروی عمودی اضافی؛ اثر کشش سطحی ناچیز.
تصور نادرست: شناوری جسم شناور همیشه از وزنش بیشتر است.
اصلاح علمی: در تعادل آزاد، شناوری و وزن برابرند؛ برتری شناوری بر وزن شتاب رو به بالا ایجاد میکند.
در لولهٔ شاخهدار، مجموع آهنگهای ورودی و خروجی را مقایسه کن، نه تندی هر شاخه را بهتنهایی.
شرط کاربرد: جریان پایا، شارهٔ تراکمناپذیر و مسیر بدون نشت یا شاخهٔ محاسبهنشده.
تصور نادرست: نصف شدن قطر لوله، تندی را فقط دو برابر میکند.
اصلاح علمی: در جریان پایای تراکمناپذیر، نصف شدن قطر لوله مساحت را یکچهارم و تندی را چهار برابر میکند.
بالارفتن تندی را با افزایش فشار ساکن اشتباه نگیر.
شرط کاربرد: در امتداد یک خط جریان، شاره باید پایا و تراکمناپذیر و اتلاف ناچیز باشد؛ برای نتیجهٔ «تندی بیشتر، فشار کمتر» دو نقطه همارتفاعاند و میانشان پمپ یا توربین نیست.
تصور نادرست: در هر شرایطی نقطهٔ تندتر فشار کمتری دارد.
اصلاح علمی: مقایسهٔ مستقیم فشار و تندی به فرضهای برنولی و یکسان بودن ارتفاع وابسته است.
مایع روان است؛ آیا از این مشاهده میتوان تراکمپذیری زیاد آن را نتیجه گرفت؟
جسم صلب کاملاً غوطهور را در آب همگن پایینتر میبریم. فشار و شناوری چه تغییری میکنند؟
در دو نقطهٔ همارتفاعِ یک جریان ایدهآل، بخش تندتر فشار کمتری دارد. آیا همین حکم کنار یک پمپ هم بیقید معتبر است؟
پیشنیاز این فصل: تشخیص نیرو، سطح و چگالی از فصل اندازهگیری
راهنمای شکل و نمودار: جهت نیروها، عمق، سطح و خط تراز را از شکل جدا کن؛ ظاهر شکل را جای رابطه نگذار.
کنترل نهایی پاسخ: علامت فشار و نیرو، حد عمق صفر و نسبتِ بدونبعدِ بخش فرورفته را کنترل کن.
اندازهٔ نیروی عمود بر واحد سطح؛ فشار جهت برداری ندارد، اما نیروی فشاری عمود بر سطح است.
مادهای مانند مایع یا گاز که میتواند جاری شود.
برآیند رو به بالای نیروهای فشاری شاره بر جسم.
حجمی از شاره که در واحد زمان از یک مقطع میگذرد.
برداشت نادرست: فشار در نقاط همعمق همیشه برابر است.
اصلاح: فقط در یک شارهٔ پیوسته و ساکن با شرایط سطح یکسان چنین نتیجهای میگیریم.
برداشت نادرست: جسم سنگین حتماً فرو میرود.
اصلاح: شناوری با وزن مقایسه میشود؛ حجم جابهجاشده و چگالی متوسط نیز مهماند.
مولکول درون مایع تقریباً از همه جهت کشیده میشود، اما مولکول سطح نیروی نامتقارنتری حس میکند؛ به همین دلیل سطح مایع رفتاری کشیدهمانند دارد. جسم کوچک میتواند با کمک این سطح نگه داشته شود، حتی وقتی توضیح سادهٔ «چگالی کمتر از آب» دربارهٔ آن درست نیست.
افزودن مادهای مانند شوینده برهمکنشهای سطح را تغییر میدهد و معمولاً کشش سطحی آب را کاهش میدهد. این پدیده را نباید با نیروی شناوری یکی دانست؛ شناوری از اختلاف فشار شاره بر بخشهای جسم ناشی میشود.
مکعبی با ضلع ۱۰ سانتیمتر کاملاً در آب فرو رفته است. با چگالی آب ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب و g=۱۰، نیروی شناوری را بیاب و بگو با دو برابرشدن عمق چه تغییری میکند.
جسمی با حجم ۰٫۰۰۲ متر مکعب فقط نصف حجمش در آب فرورفته است. با g=۱۰ نیروی شناوری را بیاب و مشخص کن چرا استفاده از حجم کل اشتباه است.
یک سوزن فولادی با دقت روی سطح آرام آب میماند، اما پس از افزودن قطرهای شوینده فرو میرود. مسیر توضیح درست چیست؟
دو لولهٔ شیشهای تمیز با شعاعهای متفاوت در آب قرار دارند. در شرایط یکسان، آب در کدام لوله بالاتر میرود و چرا؟
در لولهٔ باریکتر آب بالاتر میرود. در لولههای همجنس و شرایط یکسان، نیروی بالابرندهٔ سطح با محیط تماس مرتبط است، اما وزن ستون آب با سطح مقطع آن؛ چون نسبت محیط به سطح مقطع در لولهٔ باریکتر بیشتر است، ستون بلندتری میتواند در تعادل بماند.
محورها، جهتها و برچسبهای شکل را جدا بخوان.
ببین شکل کدام نسبت یا تغییر را نشان میدهد.
نتیجه را فقط در محدودهای بگو که شکل پشتیبانی میکند.
آیا فشار در کف ظرف به مساحت کف وابسته است؟
جسم شناور چه زمانی بیشتر فرو میرود؟
این صفحه برای جستوجوی «جزوه فیزیک دهم فصل ۲»، «نکات ناب فیزیک» و مرور سریع کنکور و امتحان نهایی آماده شده است.