بطاقة الدرس:
- عنوانه: الضغط.
- ترتيبه: الأول من الوحدة الثالثة «ميكانيكا الموائع».
- مادة: العلوم.
- الصف: الثامن الأساسي.
- الفصل الدراسي: الأول.
- المدارس: الأردنية.
- الهدف: تلخيص/مراجعة وحل أسئلة.
- الدرس السابق «والأخير من الوحدة الثانية»: الجدول الدوري وخصائص العناصر
س: ماذا يحدث عندما تمشي على أرض رملية؟
ج: تغوص قدماك في الرمل.
س: ماذا يحدث عندما يسير الجمل على أرض رملية؟
ج: يستطيع الجمل السير على الرمال دون أن تغوص قدميه.
س: ماذا يحدث عندما تقف على سطح صلب؟
ج: يؤثر وزنك بقوة عمودية في المساحة التي تقف عليها؛ تسمى هذه القوة بالضغط.
س: عرف الضغط (P)؟
ج: هو قوة عمودية (F) تؤثر في وحدة المساحة (A).
نعبر عن الضغط بالعلاقة الرياضية التالية: الضغط = القوة العمودية ÷ المساحة.
بالرموز:
س: ما وحدة قياس الضغط في النظام العالمي للوحدات (SI)؟
ج: باسكال Pa.
دلالات الرموز ووحدات قياس
- A المساحة: m².
- F القوة العمودية: نيوتن (N).
- P الضغط: Pa
س: عرف الباسكال؟
ج: الضغط الناشئ عن قوة مقدارها (1 نيوتن) تؤثر عمودياً في مساحة مقدارها (1m²).
العوامل المؤثرة على الضغط
- القوة المؤثرة: الضغط يزداد بزيادة القوة العمودية (علاقة طردية).
- المساحة: الضغط يقل بزيادة المساحة التي يقع عليها (علاقة عكسية).
الشكل الآتي يبين العلاقة بين الضغط والمساحة المتأثرة:
القوة نفسها أثرت في مساحتين مختلفتين.
نلاحظ أن:
قطعة الإسفنج تغوص بشكل أكبر عندما؛ تؤثر عليها القوة نفسها بمساحة أقل.
أي أن:
العلاقة عكسية بين الضغط والمساحة المتأثرة.
س: عدد أهم التطبيقات على الضغط؟
الإجابة:
- إطارات المركبات المخصصة للتنقل على الثلوج والرمال: تكون عريضة لزيادة المساحة التي يتوزع عليها وزن المركبة، ويقل الضغط الذي ينجم عن المركبة على سطح الطريق (يقل احتمالية غوصها)
- الرؤوس الحادة للدبابيس والمسامير: عند الطرق على طرف الدبوس العريض؛ تنتقل القوة إلى طرفه الحاد.
المساحة التي يؤثر فيها المسمار في قطعة الخشب صغيرة؛ فالضغط كبير (مما يؤدي الى اختراق المسمار للخشب)
- يتوزع وزن الجمل على مساحة أقدامه الكبيرة؛ فيقل الضغط الذي يسببه وزنه على الرمل.
مثال (1):
س: احسب مقدار الضغط الواقع على قاعدة حذاء شخص يزن (400N) علما أن مساحة الحذاء الواحد (0,01m²) عندما:
- يقف على قدميه؟
- يقف على قدم واحدة؟
الإجابة:
الطلب الأول:
- P = F ÷ A
- P = 400 ÷0,01 × 2
- P = 20000 Pa
الطلب الثاني:
- P = F ÷ A
- P = 400 ÷0,01
- P = 40000 Pa
عندما قلت المساحة المتأثرة زاد الضغط.
مثال (2):
شخص وزنه (N 750) ينتعل زوجين من الأحذية؛ مساحة سطح الحذاء الواحد (0,03m²) احسب الضغط المؤثر في الأرض عندما:
- يقف على قدميه؟
- يقف على قدميه ويحمل صندوقاً وزنه (N 60)؟
- يقف على قدم واحدة؟
الطلب الأول:
- P = F ÷ A
- P = 750 ÷ 0,03 × 2
- P =12500 Pa
الطلب الثاني:
عندما يحمل صندوقاً فإن القوة:
- F = 750 + 60 = 810 N
- P = F ÷ A
- P = 810 ÷ 0,03 × 2
- P = 13500 Pa
الطلب الثالث:
- P = F ÷ A
- P = 750 ÷ 0,03 = 25000 Pa
س: عدد الحالات الفيزيائية للمادة؟
الإجابة:
- سائلة.
- صلبة.
- غازية.
س: عدد خصائص المادة في الحالة الصلبة؟
الإجابة:
- لها شكل ثابت.
- لها حجم محدد.
- تترتب جسيمات المادة بشكل متراص.
- قوى التجاذب بين جسيماتها كبيرة
- المسافات بين جسيماتها قليلة.
- حركة الجسيمات اهتزازية.
س: عدد خصائص المادة في الحالة السائلة؟
الإجابة:
- ليس لها شكل ثابت.
- لها حجم محدد.
- تأخذ شكل الوعاء الذي توضع فيه.
- قوى التجاذب بين جسيماتها ضعيفة.
- المسافات بين جسيماتها كبيرة.
- تتحرك الجسيمات في اتجاهات مختلفة.
س: عدد خصائص المادة في الحالة الغازية؟
الإجابة:
- ليس لها شكل.
- ليس لها حجم محدد.
- قوى التجاذب بين جسيماتها ضعيفة جداً.
- المسافات بين جسيماتها كبيرة جداً.
- جسيماتها قابلة للانضغاط.
- تتحرك جسيماتها حركة عشوائية وسريعة في جميع الاتجاهات.
- تملأ الحيز الذي توجد فيه وتتخذ شكله.
س: ما الذي يميز المادة في الحالتين السائلة والغازية عنها في الحالة الصلبة؟
الإجابة:
- تتميز بخاصية الجريان (الانسياب).
- تتميز بتغيير شكلها إذا أثرت عليها قوى خارجية.
س: علل تتميز الموائع بخاصيتي الجريان وتغيير الشكل؟
ج: لأن قوى التماسك بين جزيئاتها ضعيفة مقارنة بالحالة الصلبة.
س: علل سميت السوائل والغازات بالموائع؟
ج: لأنها تتصف بخاصيتي القدرة على الجريان وتغيير الشكل.
س: عرف الموائع؟
ج: هي مواد تكون قوى الترابط بين جزيئاتها ضعيفة مما يتيح لها القدرة على الجربان وتشمل السوائل والغازات.
س: اذكر أمثلة تبين أهمية دراسة الموائع (السوائل والغازات) في حياتنا اليومية؟
الإجابة:
- الهواء تحلق فيه الطائرات والمناطيد
- الماء تطفو على سطحه السفن والبواخر.
- الدم يجري في أوردتنا وشراييننا.
- تطبيق الموائع في التخصصات (الهندسية، الطبية، الأرصاد الجوية، الفيزياء، علم الأحياء).
س: عرف ضغط السائل؟
ج: هو القوة العمودية التي يؤثر بها المسائل عمودياً في الأجسام، أو النقاط داخله في وحدة المساحة.
مهم:
- المائع يؤثر بضغط في جميع الاتجاهات على النقاط أو الأجسام داخله.
- ضغط المائع المتجانس كثافته ثابتة.
س: عدد العوامل المؤثرة في ضغط السوائل؟
الإجابة:
- ارتفاع عمود السائل (عمقه): كلما زاد ارتفاع السائل يزداد ضغط السائل. (العلاقة طردية)
- كثافة السائل: يتناسب الضغط طردياً مع كثافة السائل (العلاقة طردية)
نلاحظ أن:
الجسم عند سطح الماء يتأثر بالضغط الجوي فقط.
الجسم تحت سطح الماء يتعرض لضغط إضافي سببه وزن الماء فوقه الضغط يزداد بمقدار 
لكل (10m) إضافية تحت سطح الماء.
س: علل يتلقى الغواصون تدريبات مكثفة ويزودون بمعدات خاصة؟
ج: حتى يستطيعوا تحمل الضغط؛ حيث أن: (الضغط يزداد كلما زاد عمق السائل).
س: علل إن الضغط عند نقطة على عمق (m 1) في الزئبق أكبر بكثير من الضغط عند نقطة على العمق نفسه في الماء؟
ج: بسبب اختلاف الكثافة؛ فكلما زادت كثافة السائل زاد ضغط السائل حيث أن: كثافة الزئبق تعادل تقريباً (13,6) ضعف كثافة الماء.
س: هل يعتمد ضغط السائل على شكل الوعاء؟
ج: لا؛ يعتمد ضغط السائل على شكل الوعاء.
س: اذكر نص قاعدة باسكال؟
ج: المائع المحصور عندما يتعرض لضغط إضافي ناتج عن قوة خارجية فإن هذا الضغط سينتقل إلى جميع أجزاء المائع جميعها بالمقدار نفسه.
س: ما التطبيقات العملية على قاعدة باسكال؟
ج: الرافعة الهيدروليكية (المكبس السوائلي).
عندما تؤثر قوة صغيرة (F1) في المكبس الصغير ذي المساحة (A1) يتولد ضغط إضافي ينتقل كله إلى أجزاء السائل (الزيت) جميعها (مع العلم أن قيمة الضغط نفسها لجميع أجزاء السائل).
حسب مبدأ باسكال:
سينتقل الضغط إلى المكبس الكبير ذي المساحة (A2) مولداً قوة (F2)؛ تؤثر في المكبس فيرتفع للأعلى.
س: مم تتركب الرافعة الهيدروليكية؟
ج: تتركب من أسطوانتين: الأولى ذات مساحة مقطع صغيرة، والأخرى ذات مساحة مقطع كبيرة تتصلان معاً بوساطة أنبوب.
س: علل تستخدم الرافعة الهيدروليكية في محطات غسيل السيارات؟
ج: لأنه يتم التأثير بقوة صغيرة على الأسطوانة الصغرى لنحصل على قوة كبيرة ترفع الأسطوانة الكبرى أي أن:
P2 = P1
العلاقة الرياضية للرافعة الهيدروليكية:
الضغط على الأسطوانة الصغرى = الضغط على الأسطوانة الكبرى
حيث أن:
- F1: القوة المؤثرة في الأسطوانة الصغرى.
- F2: القوة المؤثرة على الأسطوانة الكبرى.
- A1: مساحة سطح الأسطوانة الصغرى.
- A2: مساحة سطح الأسطوانة الكبرى.
بإعادة ترتيب العلاقة السابقة لحساب (F2):
نستنتج من العلاقة أنه:
عندما تكون مساحة المكبس الكبير (10) أضعاف المكبس الصغير؛ فإن القوة (F2) تكون (10) أضعاف (F1).
أي أن:
الضغط الإضافي الذي انتقل عبر أجزاء السائل نتج عنه قوة على المكبس الكبير أكبر بكثير من القوة المؤثرة في المكبس الصغير.
س: قارن بين المكبسين الصغير والكبير في الرافعة الهيدروليكية؟
الإجابة:
| من حيث | المكبس الصغير | المكبس الكبير |
| مقدار الضغط | الضغط متساوي | الضغط متساوي |
| مقدار القوة المؤثرة | أقل | أكثر |
مثال (1):
في رافعة هيدروليكية إذا كانت مساحة سطح المكبس الكبيرة (0,2m²) ومساحة سطح المكبس الكبير (0,8m²) فما مقدار القوة اللازم التأثير فيها على المكبس الصغير لرفع سيارة تزن (N 12000)؟
ج: الضغط على الأسطوانة الصغرى = الضغط على الأسطوانة الكبرى
مثال (2):
أثرت قوة مقدارها (100N) في الأسطوانة الصغرى لمكبس سوائلي مساحتها (0,1m² ) احسب الوزن الذي يمكن رفعه بوساطة الأسطوانة الكبرى إذا كان مساحتها (1m²)؟
الإجابة:
س: تعرف الأجزاء الرئيسة للمحقن الطبي؛ ثم وضح مبدأ عمله اعتماداً على، مفهوم الضغط ومبدأ باسكال؟
الإجابة:
- إنَّ دفع المكبس؛ يولد ضغط
- ينتقل الضغط إلى السائل داخل الأسطوانة.
- يندفع السائل عبر الهواء.
يصمم رأس الإبرة رفيعاً ليولد ضغطاً كافياً لاختراق الجلد.
س: اذكر نص مبدأ برنولي؟
ج: ضغط المائع يقل كلما زادت سرعته.
س: ماذا يحدث عند النفخ على الورقة من الأعلى فسر ذلك؟
ج: ترتفع الورقة للأعلى؛ لأن: الهواء الموجود أعلى الورقة أكثر سرعة من الهواء الموجود أسفل الورقة (يقل ضغط المائع عندما تزداد سرعته).
س: ماذا يحدث ماذا يحدث عند النفخ بين بالونين معلقين رأسياً من الأعلى؛ فسر ذلك؟
الإجابة:
عند النفخ في الحيز بينهما؛ يحدث ما يلي:
- تزداد سرعة الهواء في المنطقة.
- يقل ضغط الهواء مقارنة بالضغط في المناطق الأخرى المحيطة بالبالونين.
- يقترب البالونان من بعضهما.
س: علل يقترب البالونان المعلقان رأسياً من بعضهما عند النفخ بينهما؟
ج: لأن كل بالون يتعرض إلى فرق في الضغط على جانبيه ينجم عنه قوة تدفع البالون من منطقة الضغط المرتفع إلى منطقة الضغط المنخفض.
س: علل يتم التحذير من الاقتراب من القطارات وهي مسرعة؟
ج: لأن: سرعة الهواء المجاور للقطار تكون قريبة من سرعته مما يسبب فرقا في الضغط بين الهواء السّريع القريب من القطار والهواء الأقل سرعة البعيد عن القطار فتندفع الأجسام نحو القطار.
س: عدد بعض التطبيقات على مبدأ برنولي؟
ج: تصميم جناح الطائرة.
س: علل عند المرور أمام شاحنة مسرعة تشعر أن الشاحنة تجذبك نحوها؟
ج: لأن سرعة الهواء القريب من الشاحنة قريبة من سرعة الشاحنة؛ فيقل الضغط في منطقة الهواء المجاور للشاحنة مقارنة مع المنطقة البعيدة عن الشاحنة؛ فتندفع الأجسام نحو الشاحنة.
س: علل يصمم جناح الطائرة على أنه منحني ويكون انحناؤه من الأعلى أكبر من الأسفل؟
ج: لأن هذا التصميم يجعل الهواء يتحرك بسرعتين مختلفتين عند مروره فوق الجناح وأسفله حيث تكون سرعة الهواء فوق الجناح أكبر من سرعته أسفل الجناح.
حسب مبدأ برنولي (إن زيادة سرعة جريان المائع تؤدي إلى نقصان ضغطة) مما يولد فرق في الضغط بين أسفل الجناح وأعلاه؛ وتتولد قوة رفع إلى الأعلى تتغلب على قوة الوزن إلى الأسفل فترتفع الطائرة.
س: علل إضافة الوسادة إلى حقيبة الظهر؟
ج: لزيادة المساحة المتأثرة بوزن الحقيبة؛ فيقل الضغط الناشئ عنها على جسم الشخص.
س: علل تطاير أجزاء من سقف الكوخ المبين في الشكل عند هبوب الرياح؟
ج: لأنه حسب مبدأ برنولي؛ فالهواء السريع فوق السقف يكون ضغطه أقل من ضغط الهواء داخل الكوخ، وفرق الضغط ينشأ عنه قوة عمودية تدفع السقف إلى الأعلى.
س: أجرى مجموعة من الطلبة تجربة استخدموا فيها قنينتين متماثلتين مثقوبتين كما في الشكل؛ غطى الطلبة الثقبين بلاصق، وصبوا كمية من الماء في القنينة الأولى، وكمية من الزيت النباتي في القنينة الثانية:
أ) علام يدل اندفاع السائلين من الثقبين عند إزالة اللاصق؟
ج: يدل أن ضغط السائل ينشأ عنه قوة عمودية فيندفع من الثقب.
ب) استخدم الطلبة الماء والزيت بهدف التوصل إلى علاقة بين ضغط السائل وكثافته؛ فهل ضبط الطلبة المتغيرات بصورة صحيحة للتوصل إلى نتيجة مقبولة علمياً؛ فسر إجابتك؟
ج: لا؛ لم يضبط الطلبة العوامل، لدراسة العلاقة بين ضغط السائل وكثافته، يجب تثبيت عامل الارتفاع (عمق السائل)؛ أي يجب أن يكون للثقبين الارتفاع نفسه.
⇐ كما يمكنك مطالعة: حل أسئلة الوحدة 2 «الذرة والجدول الدوري» علوم 8 أساسي «أردني» الفصل الأول