🎴 بطاقات تعليمية للمراجعة
عدد البطاقات: 8 بطاقة لهذه الصفحة
ما العلاقة بين الطفو والكثافة؟ ولماذا تطفو بعض علب الصودا وتغوص أخرى رغم احتوائها على نفس الحجم من السائل؟
الإجابة: تطفو الأجسام إذا كانت كثافتها أقل من كثافة السائل، وتغوص إذا كانت كثافتها أكبر. علب الصودا التي تطفو تكون كثافتها أقل من كثافة الماء، بينما التي تغوص تكون كثافتها أكبر، وهذا قد يعتمد على محتوى السكر (الذي يزيد الكثافة).
الشرح: قوة الطفو تساوي وزن المائع المزاح. إذا كان وزن الجسم أقل من وزن المائع المزاح (أي كثافة الجسم أقل من كثافة المائع) فإن الجسم يطفو، والعكس صحيح.
تلميح: فكر في قانون الطفو لأرخميدس وكيف ترتبط كثافة الجسم بكثافة المائع.
التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط
إذا كانت قطعة فلين تطفو بحيث يكون عشر حجمها تحت سطح الماء، فما كثافة الفلين؟ (علماً بأن كثافة الماء 1000 kg/m³)
الإجابة: كثافة الفلين = 100 kg/m³.
الشرح: نسبة الغمر = كثافة الجسم / كثافة المائع. إذا كان عشر الحجم مغموراً (0.1)، فإن كثافة الفلين = 0.1 × كثافة الماء = 0.1 × 1000 = 100 kg/m³.
تلميح: تذكر أن نسبة الجزء المغمور من الجسم تساوي نسبة كثافة الجسم إلى كثافة المائع.
التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: صعب
ما حجم منطاد الهيليوم اللازم لرفع قالب رصاص وزنه 10 N، إذا علمت أن كثافة الهيليوم 0.18 kg/m³ وكثافة الهواء 1.3 kg/m³؟ (خذ g = 10 m/s²)
الإجابة: الحجم اللازم ≈ 0.89 m³.
الشرح: قوة الطفو الصافية = (كثافة الهواء - كثافة الهيليوم) × الحجم × g = وزن الرصاص. بالتعويض: (1.3 - 0.18) × V × 10 = 10 → V = 10 / (1.12 × 10) = 10 / 11.2 ≈ 0.89 m³.
تلميح: احسب قوة الطفو الصافية (فرق الكثافة × الحجم × g) واجعلها تساوي وزن الرصاص لحل المعادلة وإيجاد الحجم.
التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: صعب
ما هو مبدأ باسكال المتعلق بنقل الضغط في الموائع؟ وكيف يُطبق في الأسئلة 35 و 36؟
الإجابة: ينص مبدأ باسكال على أن الضغط الواقع على مائع محصور ينتقل بكامله وبانتظام إلى جميع أجزاء المائع وجدران الوعاء. يُطبق في الأسطوانة الهيدروليكية (السؤال 36) حيث الضغط المتولد في الأسطوانة الصغيرة ينتقل إلى الأسطوانة الكبيرة، وفي لعبة القاذفة (السؤال 35) حيث ضغط القدم ينتقل عبر الهواء لدفع الصاروخ.
الشرح: بسبب مبدأ باسكال، الضغط في النظام الهيدروليكي المغلق متساوٍ، مما يسمح بقوة صغيرة على مساحة صغيرة أن تنتج قوة كبيرة على مساحة كبيرة (F₁/A₁ = F₂/A₂).
تلميح: فكر في العلاقة بين الضغط والقوة والمساحة: P = F/A، وكيف أن الضغط يتساوى في النظام المغلق.
التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط
إذا داس طفل بقوة 150 N على مكبس مساحته 2.5×10⁻³ m²، فما القوة المنتقلة إلى أنبوب قذف مساحة مقطعه 4.0×10⁻⁴ m²؟ (طبق مبدأ باسكال)
الإجابة: القوة المنتقلة = 24 N.
الشرح: الضغط الناتج عن الطفل: P = F₁/A₁ = 150 / (2.5×10⁻³) = 60000 Pa. القوة المنتقلة: F₂ = P × A₂ = 60000 × (4.0×10⁻⁴) = 24 N.
تلميح: استخدم مساواة الضغط في النظام: F₁/A₁ = F₂/A₂. احسب الضغط أولاً ثم استخدمه لإيجاد القوة الثانية.
التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط
رفعت سيارة وزنها 2.3×10⁴ N بواسطة أسطوانة هيدروليكية مساحتها 0.15 m². أ) ما مقدار الضغط في الأسطوانة؟ ب) ما القوة المطلوبة في أسطوانة صغيرة مساحتها 0.0082 m² لرفعها؟
الإجابة: أ) الضغط = 1.53×10⁵ Pa. ب) القوة المطلوبة ≈ 1.26×10³ N (أو 1260 N).
الشرح: أ) P = وزن السيارة / مساحة الأسطوانة الكبيرة = (2.3×10⁴) / 0.15 ≈ 1.533×10⁵ Pa. ب) باستخدام نفس الضغط: F₂ = P × A₂ = (1.533×10⁵) × 0.0082 ≈ 1257 N ≈ 1.26×10³ N.
تلميح: الجزء (أ): استخدم العلاقة P = F/A. الجزء (ب): طبق مبدأ باسكال حيث الضغط متساوٍ: P = F₁/A₁ = F₂/A₂.
التصنيف: سؤال اختبار | المستوى: متوسط
أي مما يلي يزيح ماء أكثر عند وضعه في حوض: قالب ألومنيوم كتلته 1.0 kg أم قالب رصاص كتلته 1.0 kg؟ ولماذا؟
الإجابة: يزيح قالب الألومنيوم ماءً أكثر. لأن كثافة الألومنيوم أقل من كثافة الرصاص، وبالتالي فإن القالب الذي كتلته 1 kg من الألومنيوم سيكون حجمه أكبر (حيث الحجم = الكتلة/الكثافة)، فيزيح حجمًا أكبر من الماء.
الشرح: الكتلة متساوية (1 kg). كثافة الألومنيوم (~2700 kg/m³) أقل من كثافة الرصاص (~11340 kg/m³). لذلك، حجم الألومنيوم = 1/2700 ≈ 3.7×10⁻⁴ m³، وحجم الرصاص = 1/11340 ≈ 8.8×10⁻⁵ m³. حجم الألومنيوم أكبر، فيزيح ماءً أكثر.
تلميح: تذكر قانون أرخميدس: حجم المائع المزاح يساوي حجم الجزء المغمور من الجسم. قارن بين أحجام الجسمين المتساويين في الكتلة والمختلفين في الكثافة.
التصنيف: فرق بين مفهومين | المستوى: متوسط
كيف يفسر مبدأ برنولي ظاهرة انهيار المنزل من الداخل إلى الخارج عند مرور إعصار؟ وما الإجراء الوقائي المقترح؟
الإجابة: يسبب مرور الإعصار (رياح عالية السرعة) فوق السقف ضغطاً منخفضاً فوق المنزل (حسب مبدأ برنولي: كلما زادت سرعة المائع قل ضغطه). بينما يظل الضغط داخل المنزل مرتفعاً نسبياً. هذا الفرق في الضغط يولد قوة دافعة من الداخل إلى الخارج، مما قد يؤدي لانفجار النوافذ وانهيار الجدران. للوقاية، يمكن ترك نافذة أو باب مفتوح قليلاً في الجانب المقابل للرياح لتساوي الضغط.
الشرح: مبدأ برنولي يربط بين سرعة المائع وضغطه. الرياح السريعة فوق المنزل تخفض الضغط خارجياً، بينما الهواء الساكن داخلاً يحتفظ بضغط أعلى، مسبباً قوة صافية للخارج.
تلميح: راجع العلاقة العكسية بين سرعة المائع والضغط في مبدأ برنولي، وتخيل فرق الضغط الناتج بين داخل وخارج المبنى.
التصنيف: تفكير ناقد | المستوى: صعب