القياس :هو عملية مقارنة كمية مجهولة بكمية أخري من نوعها (تسمي وحدة القياس) لمعرفة عدد مرات احتواء الأولي علي الثانية .
ما أهمية القياس :تحول مشاهدتنا إلي مقادير كمية يمكن التعبير عنها بواسطة الأرقام .مثل شخص درجة حرارته مرتفعة (تعبير غير دقيق) ,, شخص درجة حرارته 40 oC (تعبير دقيق)
عند وضع سائل في إناء
زجاجي مزود بمكبس في أعلاه، فإن الضغط عند نقطة A على
عمق
H داخل السائل يتعين من العلاقة:
P = P1 + pgh
حيث: (P1)
الضغط عند سطح السائل وهو ناتج عن الضغط الجوي ووزن المكبس، (pgh) ضغط
عمود السائل فوق النقطة A
عند وضع ثقل إضافي على المكبس:
- لا يتحرك المكبس إلى أسفل لعدم قابلية السائل
للانضغاط.
- يزداد الضغط بمقدار ∆ P ويصبح الضغط عند النقطة A:
P = P1 + pgh +∆ P
إذا تم زيادة الضغط على المكبس إلى حد معين فإن
الإناء الزجاجي ينكسر.
أي أن: الضغط المؤثر على المكبس انتقل إلى جميع
أجزاء السائل وإلى جدران الإناء.
* ولقد قام العالم الفرنسي باسكال بصياغة هذه
النتيجة كما يلي:
مبدأ باسكال
عندما يؤثر ضغط على سائل محبوس في إناء فإن
الضغط ينتقل بتمامه (كلياً) إلى جميع أجزاء السائل كما ينتقل إلى جدران الإناء.
ملحوظة
تخضع
السوائل لقاعدة باسكال بينما لا تخضع الغازات لها ويرجع ذلك إلى أن السوائل غير
قابلة للانضغاط فينتقل الضغط المؤثر عليها إلى جميع أجزاء السائل أما الغازات فهي
قابلة للانضغاط لوجود مسافات بينية كبيرة بين جزيئات الغاز. نشاط (4) : شاهد الصور التالية:
كيف يمكن الاستفادة من قاعدة باسكال ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... نستخلص من الشاط السابق:
أنبوبة موصلة بمكبسين أحدهما صغير مساحة مقطعه a
والآخر كبير مساحة مقطعه A
ويمتلئ
الحيز بين المكبسين بسائل مناسب.
الاستخدام:
رفع أثقال كبيرة باستخدام قوى صغيرة.
فكرة عمله:
قاعدة باسكال، فعندما يؤثر ضغط على سائل محبوس في إناء فإن الضغط ينتقل
بتمامه إلى جميع أجزاء السائل كما ينتقل إلى جدران الإناء.
شرح عمله:
- عندما تؤثر قوة f على
المكبس الصغير ينتج عنها ضغط P:/ aP = f
- يتأثر السائل بنفس الضغط وينتقل بتمامه إلى السطح السفلى للمكبس الكبير
فيتولد عليه قوة F
حيث:/AP = F
- عند وضع الاتزان في مستوى أفقي واحد، يكون الضغط على المكبس الصغير =
الضغط على المكبس الكبير.
F / f = A/a
- إذا تسببت القوة f في تحريك المكبس الصغير مسافة y1فإن المكبس الكبير يتأثر بقوة F تسبب تحركه مسافة y2
وبتطبيق قانون بقاء الطاقة (في حالة المكبس المثالي)
فإن:
الشغل المبذول على المكبس الصغير = الشغل المبذول على
المكبس الكبير
1f y =Fy2
الفائدة الآلية للمكبس الهيدروليكي
تتعين الفائدة الآلية(ɳ (من العلاقة :
= F/ f = A/a = R2/r2=D2 /d2 = y1 /y2
= v1/v2ɳ
حيث: R نصف قطر المكبس الكبير، r نصف قطر المكبس الصغير،
D قطر المكبس الكبير ، d قطر المكبس الصغير،
v1 السرعة التى يتحرك بها المكبس
الصغير، v2 السرعة التى يتحرك بها المكبس الكبير.
الفائدة الآلية (ɳ (
النسبة بين القوة المتولدة على المكبس الكبير إلى القوة
المؤثرة على المكبس الصغير.
أو النسبة بين مساحة مقطع المكبس الكبير إلى مساحة مقطع
المكبس الصغير.
ما معنى قولنا أن: الفائدة الآلية لمكبس هيدروليكى متزن
= 400
معنى ذلك أن النسبة بين القوة المتولدة على المكبس إلى
القوة المؤثرة على المكبس الصغير = 400
نشاط (4): من خلال مواقع البحث .
ما المقصود بكفاءة المكبس الهيدروليكي؟ ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ كفاءة المكبس الهيدروليكى (في حالة المكبس غير المثالي)
النسبة بين الشغل الناتج عند المكبس الكبير إلى الشغل
المبذول على المكبس الصغير تُعبر عن كفاءة المكبس.
* لا تصل كفاءة أي مكبس هيدروليكى إلى 100% ويرجع ذلك
إلى:
(1) وجود قوة احتكاك بين المكبس وجدار الأنبوبة.
(2) وجود فقاعات غازية في السائل تستهلك شغلاً
لتقليل حجمها.
مثال: مكبس مائي مساحة مقطع مكبسه الصغير 10 cm2 تؤقر عليه قوة 100 N ومساحة مقطع مكبسه الكبير 800 cm2
فإذا علمت أن عجلة الجاذبية الأرضية 10
m/s2، احسب:
(أ) أكبر كتلة يمكن رفعها بواسطة المكبس الكبير.
(ب) الفائدة الآلية للمكبس.
(جـ) المسافة التي يتحركها المكبس الصغير ليتحرك
المكبس الكبير بمقدار 1 cm
الحل
/a 1- F /
f = A
F = ( A/a) f = (800/10) ×100 = 8 × 103 N
F = mg
m = F/g = 8
× 103 /10= 800 kg
2- ɳ= A/a = 800/10 = 80
3- Fy1 = Fy2
Y1 =( F/f) y2 =( 8 ×103 ×1)/100 = 80cm
التقويم :
س1: مكبس هيدروليكى إذا أثرت قوة على المكبس الصغير 100 نيوتن وكانت مساحته 1cm2 فكم تكون أكبر كتلة يمكن رفعها بواسطة المكبس الكبير إذا كانت مساحته 20cm2 . س2: ما المقصود بكفاءة المكبس الهيدروليكى ولماذا لا تصل كفائتة 100% ؟
من خلال مشاهدتك كيف يمكنك قياس ضغط الغاز؟
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
نشاط ( 2): شاهد الفيديو التالى:
من خلال مشاهدتك للفيديو ما تركيب جهاز المانومتر وكيف يستخدم؟
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................
نشاط (3): شاهد الصورة التالية:
كيف يمكنك حساب ضغط الغاز باستخدام المانومتر
................................. ........ .......................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
نستنتج من الأنشطة السابقة مايلى:
تركيب المانومتر:
أنبوبة زجاجية ذات شعبتين تحتوى على كمية مناسبة
من سائل كثافته معروفة "مثل الماء أو الزئبق".
- تتصل إحدى شعبتيها بمستودع الغاز المراد قياس ضغطه
والشعبة الأخرى معرضة للهواء الجوي.
الأنواع:
(1) مانومتر مائى، يكون السائل المستخدم هو
الماء.
(2) مانومتر زئبقي، يكون السائل المستخدم هو
الزئبق.
* فكرة عمله:
الضغط عند جميع النقاط الواقعة في مستوى أفقى
واحد في سائل متجانس يكون متساوياً.
الاستخدام:
(1) قياس ضغط غاز محبوس.
(2) قياس الفرق بين ضغط غاز محبوس والضغط الجوى.
كيفية الاستخدام:
- إذا كان سطح السائل
فى
الفرع الخالص في نفس
مستوى سطح السائل في
الفرع
المتصل بالمستودع.
فإن:
Pgas = Pa
P = Pgas
- Pa
= zero
-
إذا كان سطح السائل في الفرع الخالص أعلي من سطح السائل في الفرع المتصل
بالمستودع
فإن:
(Pgas > Pa)
Pgas = Pa + pgh
P = Pgas -
Pa
=+pgh (N/m2)
-
إذا كان سطح السائل في الفرع الخالص أدنى من سطح السائل في الفرع المتصل
بالمستودع.
فإن:
(Pgas < Pa)
Pgas = pa – pgh
P = Pgas –
Pa
=- pgh (N/m2)
وإذا كان
السائل المستخدم زئبق فإن:
Pgas = Pa
P = Pgas- Pa
= zero
Pgas = Pa
+ h
P = Pgas- Pa
=+ h (cm Hg)
Pgas = Pa
- h
P = Pgas- Pa
=- h (cm Hg)
مثال (1) استخدم مانومتر زئبقي لقياس ضغط غاز داخل مستود
فكان سطح الزئبق في الفرع الخالص أعلى من سطحه في الفرع المتصل بالمستودع بمقدار 36 cm، احسب قيمة
ضغط الغاز المحبوس بوحدات:
(أ) cm Hg (ب)atm (جـ) N/m2
(الضغط الجوي =105 N/m20.76 m Hg = 1.013 )
الحل
(أ) p = Pa + h
= 76 + 36 = 112 cm Hg
(ب) P = P(cm Hg) /76 = 112 / 76= 1.474 atm
(جـ)1.013 × 105 = 1.493 × 105 N/m2 ×P= 1.474
مثال (2) احسب الضغط الناشئ عن غاز عند توصيله بمانومتر
بوحدات cm Hg ، bar، إذا كان سطح الزئبق في الفرع الخالص منخفض عن الفرع المتصل
بالمستودع بمقدار 20 cm
الحل
P = Pa – h
= 76 – 20 = 56 cm Hg
=(56 × 1.013) / 76 = 0.7464 bar
التقويم:
س1:(أ) اختر الإجابة الصحيحة:
1-النسبة بين القوة التى تؤثر على سمكة صغيرة
فى باطن سائل على عمق معين إلى القوة التى
تؤثر على سمكة كبيرة على نفس العمق .................. الواحد
أ-أكبر من ب- أقل من ج- تساوى د- ليس مما سبق.
2-مكعبين متماثلين من النحاس الأول درجة حرارته20
o والثانى درجة حرارته 50 o فإن النسبة
بين كثافة الأول إلى كثافة الثانى ............ الواحد .
أ-أكبر من ب- أقل من
ج- تساوى د- ليس مما سبق.
3 - إذا صعد شخص إلى قمة جبل بجهاز مانومتر
مائي متصل بمستودع للغاز وكان ضغطه أكبر من الضغط الجوى فإن فرق ارتفاع الماء فوق السطح الخالص أثناء الصعود ..........
أ-يقل ب-
يزداد ج- لا
يتغير د- لا توجد إجابة صحيحة
P = Pgas
- Pa
المحترف عبارة عن مدونة ضخمة تضم عدد كبير من الفيديوهات المصورة عن طريق حلقات متسلسلة نتطرق فيها إلى مختلف المواضيع التقنية القريبة من الشباب العربي ، بالإضافة إلى مقالات . مدونة المحترف تأسست سنة 2010 حيث تستقطب الآن عدد كبير من الزوار من كافة ربوع الوطن العربي ، حيث ان مقرها الرئيسي بالمغرب و مديرها امين رغيب ،حاصلة على جائزة افضل مدونة مغربية لسنة 2012 / 2013 ومصنفة ضمن افضل 10 مدونات عربية حسب المركز الدولي للصحفيين ICFJ سنة 2013 وحاصلة على الجائزة الفضية من يوتوب (اول قناة مغربية تحصل على هذه الجائزة من يوتوب ) سنة 2014 وتم تكريم مؤسسها من طرف حاكم دبي بجائزة رواد التواصل الإجتماعي عن فئة التكنولوجيا .سنة 2015 وهو الموقع التقني الاول في المغرب والعالم العربي.
