چگالی و فشار:

چگالی:

جرم واحد حجم از هر جسمی چگالی آن نامیده می شود. چگالی با r نمایش داده می شود و از رابطه زیر به دست می آید:

m جرم بر حسب kg و V حجم بر حسب ³m می باشد. یکای چگالی(r) در SI کیلوگرم بر متر مکعب (³kg/m) می باشد.

فشار:

هنگامی که نیروی F به یک سطح مشخص A اعمال می شود، تنش در اجزای آن سطح به وجود می آید که باعث فشرده شدن اجزای تحت تنش می شود. هرچه نیرو به سطح کوچکتری وارد شود، فشار بیشتری ایجاد می شود. اگر نیروی وارد به یک سطح مشخص افزایش یابد نیز، فشار وارد به سطح بیشتر می شود. میزان نیروی وارد بر یک سطح را به عنوان فشار تعریف می کنند که با نماد p نمایش داده می شود:

نکته:

یکای کنونی فشار در دستگاه بین المللی یکاها، پاسکال است که با نماد «Pa» نشان داده می شود. یک پاسکال برابر با نیروی یک نیوتون وارد بر سطح یک مترمربع است.

مثال هایی از فشار در زندگی روزمره:

تأثیر پونز بین دو انگشت:

بر انگشتی که روی نوک تیز پونز قرار دارد نیرو در سطح کمتری جمع شده و فشار افزایش یافته است. ولی در انگشتی که روی قسمت پهن پونز قرار دارد نیرو پخش شده و فشار کم می شود.

علت استفاده امدادگران از نردبان بر روی دریاچه یخ زده برای حرکت بر روی آن:

نردبان باعث می شود وزن امداد گر در سطح بیشتری روی یخ پخش شود و این باعث می شود فشار کمتری بر یخ وارد شده و احتمال شکسته شدن یخ کمتر می شود.

نکته:

 فشار با نیرو رابطه ی مستقیم و با سطح نسبت عکس دارد به طور مثال:

1) با چوب اسکی نسبت به کفش معمولی پا کمتر در برف فرو می رود.

2) تیغه ی تیز یک کارد راحت تر می برد تا تیغه ی کند.

3) وجود گل میخ در کف کفش بازیکنان فوتبال.

4) پونز با کمی تلاش درون چوب یا دیوار فرو می رود.

فشار در مایعات:

1) فقط به ارتفاع از سطح آزاد بستگی دارد.

2) نقاط هم عمق هم فشارند.

محاسبه فشار در مایع ها:

فرض کنید در ظرف مقابل مایعی با چگالی p داریم. می خواهیم فشار در عمق h را محاسبه کنیم. فشار عبارت

است از نیروی عمودی بر سطح، که نیروی عمودی در اینجا نیروی وزن مایع است و سطح ظرف را A در نظر می گیریم:

برخی عوامل مؤثر در فشار مایع ها:

1- چگالی:

هر چه چگالی مایع بیشتر باشد فشار آن نیز بیشتر است.

۲- شتاب جاذبه:

هر چه وزن مایع بیش تر باشد فشار آن نیز بیشتر است.

3- عمق یا ارتفاع مایع:

هر چه عمق یا ارتفاع مایع بیشتر باشد فشار آن نیز بیشتر است.

نکته:

1) هر چه عمق یا ارتفاع مایع بیشتر باشد فشار آن نیز بیشتر است

2) فشار به شکل ظرف محتوی آن بستگی ندارد. مقدار فشار آب در هر لوله، فقط به ارتفاع آب (h)بستگی دارد و به مقدار کلی آب در لوله و سطح قاعده ی آن بستگی ندارد. در این شکل اگرچه شکل لوله ها با یکدیگر متفاوت است ولی فشار در ته همه لوله ها یکسان است. اگر فشار آب در یک لوله با لوله های دیگر متفاوت بود، آب در لوله ها به حرکت در می آمد تا فشار در همه جا مساوی شود.

اصل پاسکال و استفاده از آن:

اصل پاسکال:

اگر به بخشی از مایع محصور درون ظرفی فشار وارد کنیم، این فشار بدون ضعیف شدن به بخش های دیگر مایع و دیواره های ظرف منتقل می شود.

ترمز هیدرولیکی خودرو:

راننده پدال ترمزرا فشار می دهد و این فشار توسط روغن ترمز به پیستون ها و کفشک ها و بالشتک ها منتقل می شود و کفشک ها به کاسه ی ترمز عقب و بالشتک ها به صفحه ای متصل به چرخ جلو نیرو وارد کرده و خودرو متوقف می شود.

بالابر هیدرولیک:

از بالابر هیدرولیک در تعمیرگاه ها برای بالا بردن خودرو استفاده می شود.

فشار هوا و فشارسنج جیوه ای:

فشار هوا:

هوا گازی است که اطراف کره زمین را اشغال کرده فشار ناشی از گاز در مواقعی که ارتفاع آن کم است، ناچیز است. در مورد جو زمین چون ارتفاع هوا زیاد است فشار ناشی از آن قابل ملاحظه است.

نکته:

1) اطراف کره زمین تا ارتفاع معینی هوا وجود دارد که بر سر همه ی ما فشار وارد می کند.

2) هر چه از سطح زمین بالاتر رویم فشار هوا کمتر می شود (فشار هوا در مناطق کوهستانی کمتر از مناطق ساحلی)

فشار سنج جیوه ای:

با استفاده از این نکته که فشار در نقاط همتراز یک مایع یکسان است، برای اندازه گیری فشار هوا به کار می رود.

لوله ای شیشه ای به طول 80 تا 100 سانتی متر با یک سر بسته را پر از جیوه کرده، حباب های هوا را خارج کرده، با انگشت دهانه ی آن را می بندیم سپس وارون می کنیم و بطور قائم در ظرف جیوه فرو می بریم با برداشتن انگشت سطح جیوه در لوله تا جایی پایین می آید که فشار در نقطه A و B برابر شود.

ارتفاع ستون جیوه معیاری از فشار هوا در محل آزمایش است که در سطح دریا حدود 76 سانتی متر است. توریچلی این آزمایش را انجام داد و فشار هوا را در کنار دریا و بالای کوه اندازه گیری کرد