فشارجامدات
فشار جامدات
فشار:
فشار عبارتست از نیروی وارده بر واحد سطح که با علامت اختصاری p نشان میدهند. این کمیت در گازها نقش عمده را ایفا میکند زیرا یکی از کمیات مشخصه گاز میباشد، از این رو بیشتر قوانین فشار در گازها نهفته شده و به دست آوردن معادله حالت گاز به کار برده میشود.
تعریف فشار:
فشار عبارتست از نیروی وارده بر واحد سطح که با علامت اختصاری p نشان میدهند. این کمیت در گازها نقش عمده را ایفا میکند زیرا یکی از کمیات مشخصه گاز میباشد، از این رو بیشتر قوانین فشار در گازها نهفته شده و به دست آوردن معادله حالت گاز به کار برده میشود.
مفهوم فشار:
- اثر نیرو بر روی یک سطح بستگی دارد که نیرو چگونه اعمال شود. شخصی که کفش ورزشی میخ دار پوشیده. میخ کفشهایش در زمین فرو میرود در صورتیکه کفش معمولی بر زمین آسیب نمیرساند. نکته قابل توجه این است که در هر دو مورد نیرویی که بر سطح وارد میشود یکسان بوده و همان نیروی وزن اوست. اختلاف میان این دو حالت در این است که کفش ورزشی نیرو را بر سطح کوچکی وارد میکند.
میخ کفشها مقدار نیروی کل را تغییر نمیدهد ، بلکه نیرو بر واحد سطح را به شدت افزایش میدهد. که کمیت نیروی وارد بر واحد سطح نیز فشار نام دارد. به زبان ریاضی فشار بصورت زیر بیان میشود:
P=F/A که در آن P فشار ، F نیرو و A سطح مقطع اثر نیرو میباشد.
- اسکیبازان موقع اسکی کفش اسکی میپوشند زیرا دارای سطح مقطع بزرگتری است و فشار وارد بر سطح را کاهش میدهد.
چاقو به خاطر سطح مقطع بسیار کوچک تماس با اجسام (مثلا دست) در اثر اعمال مقدار نیروی هر چند ناچیز ، نیروی واحد سطح (فشار) بزرگتری را ایجاد کرده و سبب برش اجسام میشود.
یکای فشار:
فشاربا یکاهای مختلفی بیان میشود. یکای استاندارد ما در دستگاه SI پاسکال میباشد که برابر(1Pa=1N/m2) میباشد. یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد میگردد. بهترین یکایی که میتواند مرجعی برای سایر یکاها به کار برده شود اتمسفر یا جو (Atmospher ) است که به صورت فشار متوسط هوا در سطح دریا تعریف میشود.
چون پاسکال یکای کوچکی برای فشار است معمولا از کیلو پاسکال(kpa) که برابر 1000 پاسکال است، استفاده میکنند. هر جو تقریبا برابر 100 kpa است. هواشناسان ازواحد میلی بار استفاده میکنند که برابر یک دهم پاسکال است. از سایر واحدهای فشار میتوان دین بر سانتیمتر مربع (dyn/cm2) یا torr را نام برد.
چون در اندازه گیری فشار در لوله U شکل از طول سنجی مایع جیوه به فشار سنجی پی می برند، واحد سانتیمتر جیوه (cmHg) نیز برای کمیت فشار به غلط مرسوم شده است.
نحوه اندازه گیری فشار:
فشار را به کمک دستگاههای فشار سنج اندازه میگیرند عمدهترین فشار سنجها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نام گذاری شده است عبارتند از:
- فشارسنج لوله U شکل
- فشار سنج مکلئود
- فشار سنج جیوهای
- فشار سنج ترموکوپل
- فشارسنج صوتی
- فشار سنج خازنی
- فشارسنج گازایدهآل
ساده ترین و معروترین آنها فشار سنج لوله U شکل است که در آن مقداری جیوه در لوله U شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط (هواکه برابر p0 است) و ماده د اخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد میکند ازطریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری میشود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را میتوانیم به دست آوریم: « P=P0+ρg(h-h0)
در رابطه اخیر P فشار و ρ چگالی ماده و P0 فشار اتمسفر ، h0 ارتفاع ستون مایع در فشار اتمسفر ، g شتاب جاذبه وh ارتفاع ستون مایع در فشار ماده میباشد.
عوامل موثر بر فشار:
1) مقدارنيرو:
فشار با نيروي وارده بر سطح رابطه مستقيم دارد يعني هر چه نيرو بيش تر باشد فشار بيش تر است.
يكاي اندازه گيري نيرو، نيوتن (N) بوده و با حرف Fنمايش داده مي شود.
2) مساحت سطح:
مقدار فشار با مساحت سطح رابطه عكس دارد يعني هر چه سطح بزرگتر باشد، مقدار فشار كم تر است و بر عكس. يكاي اندازه گيري مساحت، سانتي متر مربع (cm2) يا متر مربع (m2) است و با حرف A نمايش داده مي شود.
براي محاسبه فشار از فرمول زير استفاده مي شود:
با توجه به فرمول بالا, یکای اندازه گیری فشار عبارتند از:
1) نيوتن بر سانتي متر مربع (N/cm2)= اگر مقدار نيرو برحسب نيوتن و مساحت سطح بر حسب cm2باشد,فشار برحسب (N/cm2) محاسبه مي شود.
2)پاسكال يا نيوتن بر مترمربع (N/m2)=اگر مقدار نيرو بر حسب نيوتن و مساحت سطح بر حسب m2 باشد فشار بر حسب N/m2 سنجيده مي شود.
يكاهاي ديگر فشار عبارتند از: اتمسفر (atm)- ميلي متر جيوه (mmHg) – سانتي متر جيوه (CmHg) بار (bar)
مثال: وزن پسري 700 نيوتن است. سطح كف هر دو كفش او 250Cm2است. فشاري كه اين پسر بر سطح زمين وارد مي كند چند پاسكال است؟
نكته: براي آنكه سانتي متر مربع را به متر مربع تبديل كنيم فقط كافي است عدد مورد نظر را در 4- 10 ضرب كنيم.
نكته: اگر راستاي نيروي Fبر راستاي عمود بر سطح زاويه Θ(تتا) بسازد،فشار از رابطه اي زير به دست مي آيد.
واحدهاي فشار:
نيرويي است كه به طور عمودي بر واحد سطح وارد مي شود: (F = نيرو ـ A= سطح ـ F= فشار)
كه فشار با سطح نسبت عكس دارد يعني،با افزايش سطح مقطع فشار كاهش مي يابد و برعكس.
براي درك اين مطلب به شكلهاي زير توجه كنيد :
 |
طبق رابطه روبرو مشاهده مي شود كه فشار با سطح مقطع را بطه عكس دارد .بمحض افتادن تخم مرغ بر روي زمين ، چون سطح تماس تخم مرغ با زمين كوچك مي باشد فشار زيادي بر تخم مرغ وارد شده و تخم مرغ ترك بر مي دارد . |
 |
چون سطح تماس تخم مرغ با زمين كوچك مي باشد ، مي توان تصور كرد كه تخم مرغ بر روي سطح نوك يك ميله نازك مي افتد . |
 |
در اين شكل چون سطح تماس تخم مرغ با زمين بيشتر شده است ، بنا بر اين فشار كمتري بر تخم مرغ وارد شده و نمي شكند. |
نيرو(F): ناشي از نيروي وزن مواد بوده با F نشان مي دهند واحد آن نيوتن مي باشد.
F=W=mg (g= شتاب ، m= جرم ، W= وزن ، F= نيرو)
سطح مقطع (A): سطح مقطع مكاني است جسم روي آن واقع است. واحد آن m2 مي باشد.
فشار در جامدات:
فشاري كه يك جسم جامد بر سطح آن وارد مي كند ناشي از نيروي وزنش مي باشد و همچنين سطح مقطع جسم مورد نظربستگي به شكل هندسي جسم دارد..
نكته3: اگر بخواهيم كمترين فشاري كه يك جسم بر زمين وارد مي كند را حساب كنيم بايد بيشترين سطح مقطع را در نظر بگيريم. (A=سطح ، P= فشار)
سوال:
مكعب مستطيلي به ابعاد 4cm و 3cm و 2cm مفروض است اگر چگالي آن 
باشد:
الف) بيشترين فشاري كه بر سطح زمين وارد مي كند چقدر است؟
ب ) كمترين فشاري كه بر سطح زمين وارد مي كند چقدر است؟
حل الف) براي بيشترين فشار بايد كمترين سطح را حساب كنيم: (A= كمترين سطح ، P= بيشترين فشار)
فشار جامدات
فشار:
فشار عبارتست از نیروی وارده بر واحد سطح که با علامت اختصاری p نشان میدهند. این کمیت در گازها نقش عمده را ایفا میکند زیرا یکی از کمیات مشخصه گاز میباشد، از این رو بیشتر قوانین فشار در گازها نهفته شده و به دست آوردن معادله حالت گاز به کار برده میشود.
تعریف فشار:
فشار عبارتست از نیروی وارده بر واحد سطح که با علامت اختصاری p نشان میدهند. این کمیت در گازها نقش عمده را ایفا میکند زیرا یکی از کمیات مشخصه گاز میباشد، از این رو بیشتر قوانین فشار در گازها نهفته شده و به دست آوردن معادله حالت گاز به کار برده میشود.
مفهوم فشار:
- اثر نیرو بر روی یک سطح بستگی دارد که نیرو چگونه اعمال شود. شخصی که کفش ورزشی میخ دار پوشیده. میخ کفشهایش در زمین فرو میرود در صورتیکه کفش معمولی بر زمین آسیب نمیرساند. نکته قابل توجه این است که در هر دو مورد نیرویی که بر سطح وارد میشود یکسان بوده و همان نیروی وزن اوست. اختلاف میان این دو حالت در این است که کفش ورزشی نیرو را بر سطح کوچکی وارد میکند.
میخ کفشها مقدار نیروی کل را تغییر نمیدهد ، بلکه نیرو بر واحد سطح را به شدت افزایش میدهد. که کمیت نیروی وارد بر واحد سطح نیز فشار نام دارد. به زبان ریاضی فشار بصورت زیر بیان میشود:
P=F/A که در آن P فشار ، F نیرو و A سطح مقطع اثر نیرو میباشد.
- اسکیبازان موقع اسکی کفش اسکی میپوشند زیرا دارای سطح مقطع بزرگتری است و فشار وارد بر سطح را کاهش میدهد.
چاقو به خاطر سطح مقطع بسیار کوچک تماس با اجسام (مثلا دست) در اثر اعمال مقدار نیروی هر چند ناچیز ، نیروی واحد سطح (فشار) بزرگتری را ایجاد کرده و سبب برش اجسام میشود.
یکای فشار:
فشاربا یکاهای مختلفی بیان میشود. یکای استاندارد ما در دستگاه SI پاسکال میباشد که برابر(1Pa=1N/m2) میباشد. یک پاسکال برابر مقدار یک نیوتن نیروست که بر یک متر مربع سطح جسمی وارد میگردد. بهترین یکایی که میتواند مرجعی برای سایر یکاها به کار برده شود اتمسفر یا جو (Atmospher ) است که به صورت فشار متوسط هوا در سطح دریا تعریف میشود.
چون پاسکال یکای کوچکی برای فشار است معمولا از کیلو پاسکال(kpa) که برابر 1000 پاسکال است، استفاده میکنند. هر جو تقریبا برابر 100 kpa است. هواشناسان ازواحد میلی بار استفاده میکنند که برابر یک دهم پاسکال است. از سایر واحدهای فشار میتوان دین بر سانتیمتر مربع (dyn/cm2) یا torr را نام برد.
چون در اندازه گیری فشار در لوله U شکل از طول سنجی مایع جیوه به فشار سنجی پی می برند، واحد سانتیمتر جیوه (cmHg) نیز برای کمیت فشار به غلط مرسوم شده است.
نحوه اندازه گیری فشار:
فشار را به کمک دستگاههای فشار سنج اندازه میگیرند عمدهترین فشار سنجها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نام گذاری شده است عبارتند از:
- فشارسنج لوله U شکل
- فشار سنج مکلئود
- فشار سنج جیوهای
- فشار سنج ترموکوپل
- فشارسنج صوتی
- فشار سنج خازنی
- فشارسنج گازایدهآل
ساده ترین و معروترین آنها فشار سنج لوله U شکل است که در آن مقداری جیوه در لوله U شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط (هواکه برابر p0 است) و ماده د اخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد میکند ازطریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری میشود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را میتوانیم به دست آوریم: « P=P0+ρg(h-h0)
در رابطه اخیر P فشار و ρ چگالی ماده و P0 فشار اتمسفر ، h0 ارتفاع ستون مایع در فشار اتمسفر ، g شتاب جاذبه وh ارتفاع ستون مایع در فشار ماده میباشد.
عوامل موثر بر فشار:
1) مقدارنيرو:
فشار با نيروي وارده بر سطح رابطه مستقيم دارد يعني هر چه نيرو بيش تر باشد فشار بيش تر است.
يكاي اندازه گيري نيرو، نيوتن (N) بوده و با حرف Fنمايش داده مي شود.
2) مساحت سطح:
مقدار فشار با مساحت سطح رابطه عكس دارد يعني هر چه سطح بزرگتر باشد، مقدار فشار كم تر است و بر عكس. يكاي اندازه گيري مساحت، سانتي متر مربع (cm2) يا متر مربع (m2) است و با حرف A نمايش داده مي شود.
براي محاسبه فشار از فرمول زير استفاده مي شود:
با توجه به فرمول بالا, یکای اندازه گیری فشار عبارتند از:
1) نيوتن بر سانتي متر مربع (N/cm2)= اگر مقدار نيرو برحسب نيوتن و مساحت سطح بر حسب cm2باشد,فشار برحسب (N/cm2) محاسبه مي شود.
2)پاسكال يا نيوتن بر مترمربع (N/m2)=اگر مقدار نيرو بر حسب نيوتن و مساحت سطح بر حسب m2 باشد فشار بر حسب N/m2 سنجيده مي شود.
يكاهاي ديگر فشار عبارتند از: اتمسفر (atm)- ميلي متر جيوه (mmHg) – سانتي متر جيوه (CmHg) بار (bar)
مثال: وزن پسري 700 نيوتن است. سطح كف هر دو كفش او 250Cm2است. فشاري كه اين پسر بر سطح زمين وارد مي كند چند پاسكال است؟
نكته: براي آنكه سانتي متر مربع را به متر مربع تبديل كنيم فقط كافي است عدد مورد نظر را در 4- 10 ضرب كنيم.
نكته: اگر راستاي نيروي Fبر راستاي عمود بر سطح زاويه Θ(تتا) بسازد،فشار از رابطه اي زير به دست مي آيد.
واحدهاي فشار:
نيرويي است كه به طور عمودي بر واحد سطح وارد مي شود: (F = نيرو ـ A= سطح ـ F= فشار)
كه فشار با سطح نسبت عكس دارد يعني،با افزايش سطح مقطع فشار كاهش مي يابد و برعكس.
براي درك اين مطلب به شكلهاي زير توجه كنيد :
|
طبق رابطه روبرو مشاهده مي شود كه فشار با سطح مقطع را بطه عكس دارد .بمحض افتادن تخم مرغ بر روي زمين ، چون سطح تماس تخم مرغ با زمين كوچك مي باشد فشار زيادي بر تخم مرغ وارد شده و تخم مرغ ترك بر مي دارد . |
|
چون سطح تماس تخم مرغ با زمين كوچك مي باشد ، مي توان تصور كرد كه تخم مرغ بر روي سطح نوك يك ميله نازك مي افتد . |
|
در اين شكل چون سطح تماس تخم مرغ با زمين بيشتر شده است ، بنا بر اين فشار كمتري بر تخم مرغ وارد شده و نمي شكند. |
نيرو(F): ناشي از نيروي وزن مواد بوده با F نشان مي دهند واحد آن نيوتن مي باشد.
F=W=mg (g= شتاب ، m= جرم ، W= وزن ، F= نيرو)
سطح مقطع (A): سطح مقطع مكاني است جسم روي آن واقع است. واحد آن m2 مي باشد.
فشار در جامدات:
فشاري كه يك جسم جامد بر سطح آن وارد مي كند ناشي از نيروي وزنش مي باشد و همچنين سطح مقطع جسم مورد نظربستگي به شكل هندسي جسم دارد..
نكته3: اگر بخواهيم كمترين فشاري كه يك جسم بر زمين وارد مي كند را حساب كنيم بايد بيشترين سطح مقطع را در نظر بگيريم. (A=سطح ، P= فشار)
سوال:
مكعب مستطيلي به ابعاد 4cm و 3cm و 2cm مفروض است اگر چگالي آن باشد:
الف) بيشترين فشاري كه بر سطح زمين وارد مي كند چقدر است؟
ب ) كمترين فشاري كه بر سطح زمين وارد مي كند چقدر است؟
حل الف) براي بيشترين فشار بايد كمترين سطح را حساب كنيم: (A= كمترين سطح ، P= بيشترين فشار)
نظرات شما عزیزان:
برچسب‌ها:
