حل الفصل السادس حالات المادة كتاب فيزياء 2 للمرحلة الثانوية و حلول كتاب الفيزياء 2 المرحلة الثانوية للعام الدراسي 1442 هـ.
يتضمن الفصل السادس أربعة دروس هي على الترتيب: خصائص الموائع - القوى داخل السوائل - الموائع الساكنة و الموائع التحركة - المواد الصلبة، بالإضافة إلى تقويم الفصل.
الفصل السادس حالات المادة
نكمل معكم باستعراض حلول الفصل السادس في حل كتاب فيزياء 2 مقررات ثانوي وهو سادس فصول الكتاب لهذا الفصل الدراسي.
حل درس خصائص الموائع
مسائل تدريبية :
السؤال : إذا كان الضغط الجوي عند مستوى البحر يساوي 1.0 x 105 Pa تقريبا , فما مقدار القوة التي يؤثر بها الهواء عند مستوى سطح البحر في سطح مكتب طوله 152 cm وعرضه 76 cm ؟
الجواب :
السؤال : يلامس إطار سيارة سطح الأرض بمساحة مستطيلة عرضها 12 cm وطولها 18 cm , فإذا كانت كتلة السيارة 925 kg , فما مقدار الضغط الذي تؤثر به السيارة في سطح الأرض إذا استقرت ساكنة على إطاراتها الأربعة ؟
الجواب :
السؤال : كتلة من الرصاص أبعادها 5.0 cm x 10.0 cm x 20.0 cm تستقر على الأرض على أصغر وجه , فإذا علمت أن كثافة الرصاص 11.8 g/cm3 , فما مقدار الضغط الذي تؤثر به كتلة الرصاص في سطح الأرض ؟
الجواب :
السؤال : يمكن أن يصبح الضغط في أثناء الإعصار أقل 15% من الضغط الجوي المعياري , افترض أن الإعصار حدث خارج باب طوله 195 cm وعرضه 91 cm , فما مقدار القوة المحصلة التي تؤثر في الباب نتيجة هبوط مقداره 15% من الضغط الجوي المعياري ؟ وفي أي اتجاه تؤثر القوة ؟
الجواب :
تتجه من داخل المنزل إلى خارجه .
السؤال : يلجأ المهندسون في المباني الصناعية إلى وضع المعدات والآلات الثقيلة على ألواح فولاذية عريضة , بحيث يتوزع وزن هذه الآلات على مساحات أكبر . فإذا خطط مهندس لتركيب جهاز كتلته 454 g على أرضية صممت لتتحمل ضغطا إضافيا مقداره 5.0 x 104 pa , فما مساحة صفيحة الفولاذ الداعمة ؟
الجواب :
مسائل تدريبية :
السؤال : يستخدم خزان من غاز الهيليوم ضغطه 15.5 x106 Pa , ودرجة حرارته 293K , لنفخ بالون على صورة دمية , فإذا كان حجم الخزان 0.020 m3 , فما حجم البالون إذا امتلأ عند 1.00 ضغط جوي , ودرجة حرارة 323 k ؟
الجواب :
السؤال : ما مقدار كتلة غاز الهليوم في المسألة السابقة إذا علمت أن الكتلة المولية لغاز الهيليوم 4.00 g/mol ؟
الجواب :
السؤال : يحتوي خزان على 200.0 L من غاز الهيدروجين درجة حرارته 0.0C ومحفوظ عند ضغط مقداره 156 KPa , فإذا ارتفعت درجة الحرارة إلى 95 C , وانخفض الحجم ليصبح 175 L , فما الضغط الجديد للغاز ؟
الجواب :
السؤال : إن معدل الكتلة المولية لمكونات الهواء (ذرات الأكسجين الثنائية وذرات غاز النيتروجين الثنائية بشكل رئيس) 29 g/mol تقريبا . ما حجم 1.0 kg من الهواء عند ضغط يساوي الضغط الجوي ودرجة حرارة تساوي 20.0 C ؟
الجواب :
حل أسئلة المراجعة لدرس خصائص الموائع – حالات المادة
السؤال : الضغط والقوة افترض أن لديك صندوقين , أبعاد الأول 20 cm x 20 cm x 20 cm و ابعاد الثاني 20 cm x 20 cm x 40 cm . قارن بين :
a. ضغطي الهواء في المحيط الخارجي لكل من الصندوقين .
b. مقداري القوة الكلية للهواء المؤثرة في كل من الصندوقين .
الجواب :
a. إن ضغطي الهواء متساويان على الصندوقين .
b. بما أن F=PA لذا تكون القوة الكلية للهواء أكبر على الصندوق ذي المساحة الكبرى , ولأن المساحة السطحية للصندوق الثاني ضعف المساحة السطحية للصندوق الأول , لذا تكون القوة الكلية عليه ضعف القوة الكلية على الصندوق الأول .
السؤال : علم الأرصاد الجوية يتكون منطاد الطقس الذي يستخدمه الراصد الجوي من كيس مرن يسمح للغاز في داخله بالتمدد بحرية . إذا كان المنطاد يحتوي على 25.0 m3 من غاز الهليوم وأطلق من منطقة عند مستوى سطح البحر , فما حجم الغاز عندما يصل المنطاد ارتفاع 2100 , حيث الضغط عند ذلك الارتفاع 0.82 x 105 Pa ؟ افترض أن درجة الحرارة ثابتة لا تتغير .
الجواب :
السؤال : انضغاط الغاز تحصر آلة احتراق داخلي في محرك كمية من الهواء حجمها 0.0021 m3 عند ضغط يعادل الضغط الجوي ودرجة حرارة 303K , ثم تضغط الهواء بسرعة ليصل إلى ضغط مقداره 20.1 x 105 Pa وحجم 0.0003 m3 , ما درجة الحرارة النهائية للهواء المضغوط ؟
الجواب :
السؤال : الكثافة ودرجة الحرارة إذا كانت درجة الحرارة الابتدائية للماء 0 C , فكيف تتغير كثافة الماء إذا سخن إلى 4 C وإلى 8 C ؟
الجواب : عندما يسخن الماء من 0 C تزداد كثافته حتى تصل إلى قيمتها العظمى عند 4 C . وتتناقص كثافة الماء عند الاستمرار في التسخين حتى 8 C .
السؤال : الكتلة المولية المعيارية ما حجم 1.00 mol من الغاز عند ضغط يعادل الضغط الجوي و درجة حرارة تساوي 273 K ؟
الجواب :
السؤال : الهواء في الثلاجة ما عدد مولات الهواء الموجودة في ثلاجة سعتها 0.635 m3 عند 2.00 C ؟ وما مقدار كتلة الهواء في ثلاجة إذا كان متوسط الكتلة المولية للهواء 29 g/mol ؟
الجواب :
السؤال : التفكير الناقد الجزيئات المكونة لغاز الهيليوم صغيرة جدا مقارنة بالجزيئات المكونة لغاز ثاني أكسيد الكربون . ماذا يمكن أن تستنتج حول عدد الجزيئات في عينة من غاز ثاني أكسيد الكربون حجمها 2.0 L مقارنة بعدد الجزيئات في عينة من غاز الهيليوم حجمها 2.0 L إذا تساوت العينتان في درجة الحرارة والضغط ؟
الجواب: هناك عددان متساويان من الجسيمات في العينتين . في الغاز المثالي لا يؤثر حجم الجسيمات في حجم الغاز أو ضغطه .
حل درس القوى داخل السوائل
السؤال : التبخر والتبريد في الماضي , عندما يصاب طفل بالحمى كان الطبيب يقترح أن يمسح الطفل بقطعة إسفنج مبللة بالكحول . كيف يمكن أن يساعد هذا الإجراء ؟
الجواب : بما أن الكحول تتبخر بسهولة فإنه يوجد تأثير تبريد يمكن ملاحظته بسهولة .
السؤال : التوتر السطحي لمشبك الورق كثافة أكبر من كثافة الماء , ومع ذلك يمكن أن يطفو على سطح الماء . فما الخطوات التي يجب أن تتبعها لتحقيق ذلك ؟ وضح إجابتك .
الجواب : ينبغي أن يوضع مشبك الورق بحذر وبشكل مستو على سطح الماء ، فهذا من شأنه تقليل الوزن لكل وحدة مساحة على سطح الماء الذي سيستقر عليه مشبك الورق .
السؤال : اللغة والفيزياء نستخدم في لغتنا العربية مصطلحات , منها "الشريط اللاصق " و" العمل كمجموعة متماسكة " ، فهل استخدام المفردتين (التلاصق والتماسك ) في سياق كلامنا مطابق لمعانيها في الفيزياء ؟
الجواب : نعم ، يلتصق الشريط اللاصق بأشياء أخرى تختلف عنه (ليست من النوع نفسه ) المجموعة المتماسكة مجموعة من الأشخاص الذين يعملون معا .
السؤال : التلاصق والتماسك وضح لماذا يلتصق الكحول بسطح الأنبوب الزجاجي في حين لا يلتصق الزئبق .
الجواب : قوة تلاصق الكحول بالزجاج أكبر كثيرا من قوة تلاصق الزئبق بالزجاج . كما أن قوة التماسك للزئبق أقوى من قوة التصاقه بالزجاج .
السؤال : الطفو كيف يمكن لمشبك الورق في المسألة 18 ألا يطفو ؟
الجواب : إذا اخترق مشبك الورق سطح الماء فإنه يغطس .
السؤال : التفكير الناقد تجلس فاطمة في يوم حار ورطب ي باحة منزلها , وتحمل كأسا من الماء البارد ، وكان السطح الخارجي للكأس مغطى بطبقة من الماء ، فاعتقدت أختها أن الماء يتسرب من خلال الزجاج من الداخل إلى الخارج . اقترح تجربة يمكن لفاطمة أن تجريها لتوضح لأختها من أين يأتي الماء .
الجواب : قد تزن فاطمة الكأس قبل تبريدها في الثلاجة , ثم تخرجها من الثلاجة وتدع الرطوبة تتجمع على سطحها الخارجي , ثم تزنها مرة أخرى .
حل درس الموائع الساكنة والموائع التحركة
السؤال : تعد كراسي أطباء الأسنان أمثلة على أنظمة الرفع الهيدروليكية . فإذا كان الكرسي يزن 1600 N ويرتكز على مكبس مساحة مقطعة العرضي 1440 cm2 ، فما مقدار القوة التي يجب أن تؤثر في المكبس الصغير الذي مساحة مقطعه العرضي 72 cm2 لرفع الكرسي ؟
الجواب :
السؤال : تؤثر آلة بقوة مقدارها 55 N في مكبس هيدروليكي مساحة مقطعه العرضي 0.015 m 2 ، فترتفع سيارة صغيرة . فإذا كانت مساحة المقطع العرضي للمكبس الذي ترتكز عليه السيارة 2.4 m 2 ، فما وزن السيارة ؟
الجواب :
السؤال : يحقق النظام الهيدروليكي الهدف نفسه تقريبا الذي تحققه الرافعة ولعبة الميزان ، وهو مضاعفة القوة . فإذا وقف طفل وزنه 400 N على أحد المكبسين بحيث يتزن شخص بالغ وزنه 1100 N يقف على المكبس الثاني ، فما النسبة بين مساحتي مقطعي المكبسين العرضيين ؟
الجواب :
السؤال : تستخدم في محل صيانة للآلات رافعة هيدروليكية لرفع آلات ثقيلة لصيانتها . ويحتوي نظام الرافعة مكبسا صغيرا مساحة مقطعه العرضي 7.0 x 10-2 m 2 ، ومكبسا كبيرا مساحة مقطعه العرضي 2.1 x 10-1 m 2 ، وقد وقع على المكبس الكبير محرك يزن 2.7 x 103 N .
a. ما مقدار القوة التي يجب أن تؤثر في المكبس الصغير لرفع المحرك ؟
الجواب :
b. إذا ارتفع المحرك 0.20 m ، فما المسافة التي تحركها المكبس الصغير ؟
الجواب :
السؤال : إن كثافة القرميد الشائع الاستخدام أكبر 1.8 مرة من كثافة الماء . ما الوزن الظاهري لقالب من القرميد حجمه 0.20 m3 مغمور تحت الماء ؟
الجواب :
السؤال : يطفو سباح في بركة ماء ، بحيث يعلو رأسه قليلا فوق سطح الماء . فإذا كان وزنه 610 N فما حجم الجزء المغمور من جسمه ؟
الجواب :
السؤال : ما مقدار قوة الشد في حبل يحمل كاميرا وزنها 1250 N مغمورة في الماء ، إذا علمت أن حجم الكاميرا 16.5 x 10-3 m3 ؟
الجواب :
السؤال : لوح من الفلين الصناعي كثافته تساوي 0.10 مرة من كثافة الماء تقريبا . ما أكبر وزن من قوالب القرميد تستطيع وضعها على لوح الفلين الصناعي الذي أبعاده 1.0 m x 1.0 m x 1.0 m ، بحيث يطفو اللوح على سطح الماء ، وتبقى قوالب القرميد جافة ؟
الجواب :
وزن لوح الفلين الصناعي :
مقدار القوة المؤثرة :
مقدار أكبر وزن من قالب القرميد بحيث يطفو اللوح :
السؤال : يوجد عادة في الزوارق الصغيرة قوالب من الفلين الصناعي تحت المقاعد ، لتساعدها على الطفو في حال امتلأ الزورق بالماء . ما أقل حجم تقريبي من قوالب الفلين اللازمة ليطفو قارب وزنه 480 N ؟
الجواب :
السؤال : الطفو والغطس هل تطفو علبة شراب الصودا في الماء أم تغطس فيه ؟ جرب ذلك . وهل يتأثر ذلك بكون الشراب خاليا من السكر أم لا ؟ تحتوي جميع علب شراب الصودا على الحجم نفسه من السائل 354 ml ، وتزيح الحجم نفسه من الماء ، فما الفرق بين العلبة التي تغطس والأخرى التي تطفو ؟
الجواب : يذوب 1/4 كأس من السكر تقريبا في كاس من شراب الصودا العادي ، مما يجعله أكثر كثافة من الماء . أما شراب الصودا الخالي من السكر فيحتوي على كمية قليلة من المحليات الصناعية . لذلك يكون شراب الصودا الخالي من السكر أقل كثافة من شراب الصودا العادي (المحلى) .
السؤال : الطفو والكثافة تزود صنارة الصيد بقعة فلين تطفو بحيث يكون عشر حجمها تحت سطح الماء . ما كثافة الفلين ؟
الجواب : كثافة الفلين عشر كثافة الماء تقريبا .
السؤال : الطفو في الهواء يرتفع منطاد الهيليوم لان قوة طفو الهواء تحمله ، فإذا كانت كثافة غاز الهيليوم 0.18 kg/m 3 وكثافة الهواء 1.3 kg/m 3 ، فما حجم منطاد الهيليوم اللازم لرفع قالب من الرصاص وزنه 10 N ؟
الجواب :
السؤال : انتقال الضغط صممت لعبة قاذفة للصواريخ بحيث يدوس الطفل على أسطوانة من المطاط ، مما يزيد من ضغط الهواء في أنبوب القاذف فبدفع صاروخا خفيفا من الرغاوي الصناعية في السماء ، فإذا داس الطفل بقوة 150 N على مكبس مساحته 2.5 x 10-3 m 2 ، فما القوة المنتقلة إلى أنبوب القذف الذي مساحته مقطعه 4.0 x 10-3 m 2 ؟
الجواب :
السؤال : الضغط و القوة رفعت سيارة تزن 2.3 x 104 N بواسطة أسطوانة هيدروليكية مساحتها 0.15 m 2 .
a. ما مقدار الضغط في الأسطوانة الهيدروليكية ؟
الجواب :
b. ينتج الضغط في أسطوانة الرفع بواسطة التأثير بقوة في أسطوانة مساحتها 0.0082 m 2 ، ما مقدار القوة التي يجب أن تؤثر في هذه الأسطوانة الصغيرة لرفع السيارة ؟
الجواب :
السؤال : الإزاحة أي مما يلي يزيح ماء أكثر عندما يوضع في حوض مائي ؟
a. قالب ألومنيوم كتلته 1.0 kg ، أم قالب رصاص كتلته 1.0 kg ؟
b. قالب ألمنيوم حجمه 10 cm 3 ، أم قالب رصاص حجمه 10 cm 3 ؟
الجواب :
a. سيزيح قالب الألومينيوم كمية أكبر من الماء .
b. سيزيح كل منهما الحجم نفسه من الماء .
السؤال : التفكير الناقد اكتشفت في المسألة التدريبية رقم 4 ، أنه عندما يمر إعصار فوق منزل فإن المنزل ينهار أحيانا من الداخل إلى الخارج . فكيف يفسر مبدأ برنولي هذه الظاهرة ؟ وماذا يمكن أن نفعل لتقليل خطر اندفاع الباب أو الشباك إلى الخارج وتحطمه ؟
الجواب: يكون ضغط هواء الإعصار السريع أقل من ضغط الهواء الساكن نسبيا داخل المنزل ، مما يولد قوة هائلة على النوافذ والأبواب وجدران المنزل . ويمكن تقليل هذا الفرق في الضغط عن طريق فتح الأبواب والنوافذ ، وذلك للسماح بتدفق الهواء خارج المنزل .
حل درس المواد الصلبة
السؤال : قطعة من الألمنيوم طولها 3.66 m عند درجة حرارة -28 C . كم يزداد طول القطعة عندما تصبح درجة حرارتها 39 C ؟
الجواب:
السؤال : قطعة من الفولاذ طولها 11.5 cm عند 22 C ، فإذا سخنت حتى أصبحت درجة حرارتها 1221 C ، وهي قريبة من درجة حرارة انصهارها ، فكم يبلغ طولها بعد التسخين ؟ (معامل التمدد الطولي للفولاذ 12x10-6 C-1) .
الجواب:
السؤال: ملئ وعاء زجاجي سعته 400 ml عند درجة حرارة الغرفة بماء بارد درجة حرارته 4.4 C . ما مقدار الماء المسكوب من الوعاء عندما يسخن الماء إلى 30.0 C ؟
الجواب:
السؤال : ملئ خزان شاحنة لنقل البنزين سعته 45,725 L بالبنزين لينقله من مدينة الدمام نهارا حيث كانت درجة الحرارة 38.0 C ، إلى مدينة تبوك ليلا حيث درجة الحرارة -2.0 C .
a. كم لترا من البنزين سيكون في خزان الشاحنة في تبوك ؟
الجواب:
b. ماذا حدث للبنزين ؟
الجواب :يتناقص حجم البنزين ، لأن درجة الحرارة انخفضت . في حين تبقى كتلة البنزين كما هي
السؤال : حفر ثقب قطره 0.85 cm في صفيحة من الفولاذ عند 30.0 C فكان الثقب يتسع بالضبط لقضيب من الألمنيوم له القطر نفسه . ما مقدار الفراغ بين الصفيحة والقضيب عندما يبردان لدرجة حرارة 0.0 C ؟
الجواب :
الألمنيوم يتقلص أكثر من الفولاذ :
بالنسبة للفولاذ فإن قطر الحفرة يتقلص بمقدار :
التباعد بين القضيب والحفرة سيكون :
السؤال : درجت مسطرة من الفولاذ بوحدة الملمترات ، بحيث تكون دقيقة بصورة مطلقة عند 30.0 C . فما النسبة المئوية التي تمثل عدم دقة المسطرة عند -30.0 C ؟
الجواب :
لأن الفولاذ يتقلص ، المسافة بين الملمترات تقل مع انخفاض درجة الحرارة
السؤال : التقلص الحراري النسبي إذا ركبت بابا من الألمنيوم في يوم حار على إطار باب من الاسمنت ، وأردت أن يكون الباب محكم الإغلاق تماما في أيام الشتاء الباردة ، فهل ينبغي أن تجعل الباب محكما في الإطار أم تترك فراغا إضافيا ؟
الجواب : أحكم إغلاق الباب .
السؤال : حالات المادة لماذا يعد الشمع مادة صلبة ؟ ولماذا يعد أيضا سائلا لزجا ؟
الجواب : يمكن أن يعد الشمع مادة صلبة لأن حجمه وشكله محددان . ويمكن اعتباره مائعا لزجا لأن جسيماته لا تشكل نمطا بلوريا ثابتا .
السؤال : التمدد الحراري هل يمكنك تسخين قطعة من النحاس بحيث يتضاعف طولها ؟
الجواب : بما أن معامل التمدد الحراري للنحاس هو 16.0 x 10-6 C-1 فإنه لمضاعفة طول قطعة النحاس :
لمضاعفة طول قطعة النحاس يجب أن تزداد درجة حرارتها بمقدار 6.3 x 104 C . وعند تلك الدرجة يتبخر النحاس .
السؤال : حالات المادة هل يزودنا الجدول 6-2 بطريقة للتمييز بين المواد الصلبة والسوائل ؟
الجواب : معاملات التمدد الحجمي للسوائل أكبر كثيرا من معاملات التمدد الحجمي للمواد الصلبة .
السؤال : المواد الصلبة والسوائل يمكن تعريف المادة الصلبة على انها تلك المادة التي يمكن ثنيها على الرغم من أنها تقاوم الانحناء . فسر كيف ترتبط هذه الخصائص مع ترابط الذرات في المواد الصلبة لكنها لا تنطبق على السوائل ؟
الجواب : جسيمات المادة السائلة متباعدة وأقل ارتباطا . وبما أن الجسيمات حرة التدفق بعضها فوق بعض فإن السوائل لا تنحني .
السؤال : . التفكير الناقد قطع من الحلقة الحديدية الصلبة في الشكل 6-23 قطعة صغيرة . فإذا سخنت الحلقة التي في الشكل ، فهل تصبح الفجوة أكبر أم أصغر ؟ وضح إجابتك .
الجواب : ستصبح الفجوة أكثر اتساعا .
حل تقويم الفصل السادس حالات المادة
خريطة المفاهيم
السؤال : أكمل خريطة المفاهيم أدناه مستخدما المصطلحات التالية :
الكثافة، اللزوجة، المرونة، الضغط.
ويمكن استخدام المفهوم الواحد أكثر من مرة.
الجواب :
إتقان المفاهيم
السؤال : كيف تختلف القوة عن الضغط؟
الجواب : تعتمد القوة فقط على دفع الجسم أو سحبه . في حين يعتمد الضغط على القوة كما يعتمد على المساحة التي تؤثر فيها القوة .
السؤال : حصر غاز في وعاء مغلق بإحكام، ووضع سائل في وعاء له الحجم نفسه وكان لكل من الغاز والسائل حجم محدد، فكيف يختلف أحدهما عن الآخر؟
الجواب : لن يتغير حجم السائل ، وستمدد الغاز حسب حجم الوعاء الذي يحتويه .
السؤال : .ما أوجه التشابه والاختلاف بين الغازات والبلازما؟
الجواب : كلاهما ليس له حجم أو شكل محدد . إن جسيمات البلازما ذات طاقة عالية جدا ، وتستطيع البلازما إيصال الكهرباء .
السؤال : تتكون الشمس من البلازما، فكيف تختلف بلازما الشمس عن تلك التي على الأرض؟
الجواب : بلازما الشمس حارة جدا ، والأكثر أهمية من ذلك أن كثافتها عالية جدا لدرجة أن كثافتها أكبر من كثافة أغلب المواد الصلبة على الأرض .
السؤال : . تنصهر البحيرات المتجمدة خلال فصل الربيع، فما تأثير ذلك في درجة حرارة الهواء فوق البحيرة؟
الجواب : لكي ينصهر الجليد يجب أن يمتص كمية من الطاقة الحرارية اللازمة لانصهاره من الهواء والماء ، مما يؤدي إلى تبريد الهواء فوقه .
السؤال : الكشافة تغطي المطرات التي يستخدمها الكشافة أحيانا بكيس من قماش الكتان. إذا رطبت الكيس الذي يغطي المطرة فإن الماء في المطرة سيبرد. فسر ذلك.
الجواب : يتبخر الماء الموجود في كيس القماش ممتصا الطاقة من المطرة (القربة) و من الماء الذي داخلها .
السؤال :. ماذا يحدث للضغط عند قمة الإناء إذا ازداد الضغط عند قاعه اعتمادا على مبدأ باسكال؟
الجواب : تتوزع التغيرات في الضغط بالتساوي على جميع أجزاء الإناء ، حيث يتزايد الضغط عند الأعلى .
السؤال : ينتقل تيار مائي خلال خرطوم ويخرج من فوهته. فماذا يحدث لضغط الماء عندما تزداد سرعته؟
الجواب : يتناقص ضغط الماء على حسب مبدأ برنولي .
السؤال : بم تخبرك الأواني المستطرقة الموضحة في الشكل 24-6 عن الضغط المؤثر بوساطة السائل؟
الجواب : توضح أنابيب الاتزان أن الضغط لا يعتمد على شكل الوعاء .
السؤال : قارن بين ضغط الماء على عمق 1m تحت سطح بركة صغيرة وضغط الماء عند العمق نفسه تحت سطح بحيرة؟
الجواب : حجم الماء وشكله غير مهمين ، بل المهم هو العمق فقط . لذا يكون الضغط متساويا في كلتا الحالتين .
السؤال : كيف يختلف ترتيب الذرات في المادة البلورية عن ترتيبها في المادة غير البلورية؟
الجواب : تترتب الذرات في المادة البلورية في نمط مرتب ، أما في المادة غير البلورية فتكون الذرات عشوائية ، أي ليس لها نمط مرتب .
السؤال : هل يعتمد معامل التمدد الطولي على وحدة الطول المستخدمة؟ فسر ذلك.
الجواب : لا ، فمعامل التمدد مقياس لتمدد الجسم بالنسبة لطوله الكلي . أما الوحدات والطول الكلي فلا يغيران من قيمة معامل التمدد الطولي ( الفا a)
تطبيق المفاهيم
السؤال : يستقر صندوق على شكل متوازي مستطيلات على وجهه الأكبر على الطاولة. فإذا أدير الصندوق بحيث أصبح يستقر على وجهه الأصغر، فهل يزداد الضغط على الطاولة، أم ينقص أم يبقى دون تغيير؟
الجواب : يزداد الضغط ويبقى الوزن كما هو ، فالضغط هو الوزن المؤثر في وحدة المساحة .
السؤال : . بين أن وحدة باسكال تكافئ وحدة kg/m. .
الجواب : 1Pa = 1 N/m2 =(kg.m/s2)/m2 =1kg/m.s2
السؤال : شحن البضائع أيهما تغطس لمسافة أعمق في الماء: باخرة مملوءة بكرات تنس الطاولة أم باخرة فارغة مماثلة لها ؟ فسر إجابتك.
الجواب : سوف تغطس الباخرة المملوءة بكرات التنس إلى عمق أكبر داخل الماء ، لأن لها وزنا أكبر .
السؤال :. ما عمق وعاء من الماء الضغط عند قاعه يساوي قيمة الضغط في قاع وعاء مملوء بالزئبق، وعمقه 10cm، علما بأن كثافة الزئبق تزيد 13.55 مرة على كثافة الماء؟
الجواب :
السؤال : وضعت قطرات من الزئبق، والماء، والإيثانول والأسيتون على سطح مستو أملس، كما في الشكل 6-25 . ماذا تستنتج عن قوى التماسك في هذه السوائل من خلال هذا الشكل؟
الجواب : تكون قوى التماسك الأقوى في الزئبق ، في حين تكون الأضعف في الأسيتون ، وكلما كانت قوى التماسك أكبر اتخذت القطرة شكلا كرويا أكثر .
السؤال : يتبخر الكحول بمعدل أسرع من تبخر الماء عند درجة الحرارة نفسها، ماذا تستنتج من هذه الملاحظة عن خصائص الجزيئات في كلا السائلين؟
الجواب : إن قوى التماسك للماء أكبر من قوى التماسك للكحول .
السؤال : افترض أنك استخدمت مثقبا لإحداث ثقب دائري في صحيفة من الألومنيوم. إذا سخنت الصحيفة، فهل يزداد حجم الثقب أم يقل؟ فسر ذلك.
الجواب :كلما سخنت الصفيحة أكثر ازداد حجم الثقب .
السؤال : وضعت خمسة أجسام في خزان من الماء كثافاتها على النحو الآتي:
a. 0.58 g/c .
b. 0.95 g/c .
c. 1.05 g/c .
d. 1.15 g/c .
e. 1.25 g/c .
وكثافة الماء 1.00 g/c . ويوضح الشكل 6-26 ستة مواقع محتملة لهذه الأجسام، اختر المواقع من 1 إلى 6، لكل من الأجسام الخمسة. (ليس من الضروري اختيار المواقع كلها)
الجواب : e ,6-d,6-c,2-b ,1-a
السؤال : تم تسخين حجمين متساويين من الماء في أنبوبين ضيقين ومتماثلين، إلا أن الأنبوب A مصنوع من الزجاج العادي، والأنبوب B مصنوع من الزجاج القابل للتسخين في الأفران. وعندما ارتفعت درجة الحرارة، ارتفع مستوى الماء في الأنبوب B أكثر من الأنبوب A . فسر ذلك .
الجواب : يتمدد الزجاج المستخدم في الأفران بمقدار أقل من الزجاج العادي عند التسخين . فلا يرتفع الماء في الانبوب (A) كثيرا ، لأن أنبوب الزجاج العادي قد تمدد وازداد حجمه .
إتقان حل المسائل
6-1 خصائص الموائع
السؤال : الكتاب المقرر كتاب فيزياء كتلته 0.85 kg ، وأبعاد سطحه 24.0 cm ×20.0 cm ، يستقر على سطح طاولة .
a. ما القوة التي يؤثر بها الكتاب في الطاولة ؟
b. ما الضغط الذي يؤثر به الكتاب؟
الجواب :
a. القوة على الطاولة هي الوزن من الكتاب.
b. الضغط المطبق من قبل الكتاب هو
السؤال : أسطوانة مصمتة كتلتها 75 kg وطولها 2.5 m ونصف قطر قاعدتها 7.0 m تستقر على إحدى قاعدتيها. ما مقدار الضغط الذي تؤثر به ؟
الجواب :
السؤال : ما مقدار القوة الرأسية الكلية أسفل الغلاف الجوي التي تؤثر في قمة رأسك الآن؟ افترض أن مساحة قمة رأسك 0.025 تقريبا.
الجواب :
السؤال : المشروبات الغازية إن غاز ثاني أكسيد الكربون (co2) المذاب في شراب الصودا يجعله يفور، وتتم عادة إذابة كمية من غاز ثاني أكسيد الكربون تساوي 8.0L تقريبا عند ضغط يساوي الضغط الجوي ودرجة حرارة 300.0k في زجاجة مشروبات غازية سعتها 2L .إذا كانت الكتلة المولية للغازco2 تساوي 44g/mol .
a. فما عدد المولات من غاز ثاني أكسيد الكربون في زجاجة سعتها 2L ؟
b. وما كتلة غاز ثاني أكسيد الكربون الموجودة في زجاجة صودا سعتها 2L ؟
الجواب:
a. من قانون الغاز المثالي
b. الوزن الجزيئي للكربون ثاني أكسيد الكربون
و لذلك ، فإن الكتلة هي :
السؤال : كما هو موضح في الشكل 6-27 ، يتكون مقياس الحرارة ذا الضغط الثابت من أسطوانة تحتوي على مكبس يتحرك بحرية داخل الأسطوانة، ويبقى كل من الضغط وكمية الغاز داخل الأسطوانة ثابتين. وعندما ترتفع درجة الحرارة أو تنخفض يتحرك المكبس إلى أعلى الأسطوانة أو إلى أسفلها. إذا كان ارتفاع المكبس في الأسطوانة 20cm عند 0C، فما ارتفاع المكبس عندما تكون درجة الحرارة 100 C ؟
الجواب : لأن الضغط يبقى ثابتا ، V1/T1 = V2/T2 ، ارتفاع المكبس يتناسب طرديا مع حجم الأسطوانة وبالتالي
السؤال : يحصر مكبس مساحته 0.015 كمية ثابتة من الغاز في أسطوانة حجمها 0.23 . فإذا كان الضغط الابتدائي للغاز 1.5× Pa ، ووضع جسم كتلته 150 kg على المكبس فتحرك المكبس في اتجاه الأسفل إلى موقع جديد كما موضح في الشكل 6-28، فما الحجم الجديد للغاز داخل الأسطوانة، علما بأن درجة الحرارة ثابتة؟
الجواب :
السؤال : المركبات يصمم إطار سيارة معينة ليستخدم عند ضغط معاير مقداره 30psi،أو 30.0 باوند لكل إنش مربع (واحد باوند لكل إنش مربع يساوي 6.90× pa) ومصطلح ضغط معاير يعني الضغط الأعلى من الضغط الجوي . إن الضغط الحقيقي داخل الإطار يساوي = 3.08× Pa 1.01× Pa ÷(30.0psi)(6.90× Pa/psi)
، وعندما تتحرك السيارة تزداد درجة حرارة الإطار ويزداد الضغط والحجم كذلك. افترض أنك ملأت إطار السيارة للحجم 0.55 عند درجة حرارة 280 k وكان الضغط الابتدائي 30.0 psi، ولكن ازدادت درجة حرارة الإطار في أثناء القيادة لغاية 310 k وازداد الحجم ليصبح 0.58 .
a. ما مقدار الضغط الجديد في الإطار؟
الجواب :
b. ما الضغط المعاير الجديد؟
الجواب :
السؤال : الخزان إذا كان عمق الماء خلف سد 15m ، فما ضغط الماء عند المواقع المختلفة الآتية ؟
a. عند قاعدة السد.
b. على عمق 4.0m من سطح الماء.
الجواب :
a.
b.
السؤال : يستقر أنبوب اختبار رأسيا على حامل أنابيب اختبار، ويحتوي على زيت ارتفاعه 2.5 cm وكثافته 0.81 g/c ، وماء ارتفاعه 6.5 cm . ما مقدار الضغط المؤثر بوساطة السائلين عند قاع أنبوب الاختبار؟
الجواب :
السؤال : الأثريات تمثال طائر أثري مصنوع من معدن أصفر معلق بميزان نابضي، تشير قراءة الميزان النابضي إلى 11.81 N عندما يعلق التمثال في الهواء، وتشير إلى 11.19 N عندما يغمر التمثال كليا في الماء.
a. جد حجم التمثال.
b. هل تمثال الطائر مصنوع من الذهب (p=19.3× kg/ ) أم مصنوع من الألومنيوم المطلي بالذهب (p=2.7× kg/ )؟
الجواب :
a.
b.
السؤال : خلال تجربة في علم البيئة وضع حوض لتربية الأسماك مملوء حتى منتصفه بالماء على ميزان، فكانت قراءة الميزان 195 N .
a. أضيف حجر وزنه 8N إلى الحوض، فإذا غطس الحجر إلى قاع الحوض، فما قراءة الميزان؟
b. أزيل الحجر من الحوض، وعدلت كمية الماء حتى عادت قراءة الميزان ثانية 195N ، فإذا أضيفت سمكة تزن 2N إلى الحوض، فما قراءة الميزان في حالة وجود السمكة في الحوض ؟
الجواب :
a.
b.
في كل حالة القوة المزدهرة هي أي ما يعادل وزن الماء النازحين .
السؤال : ما مقدار قوة الطفو المؤثرة في كرة وزنها 26.0 N إذا كانت تطفو على سطح ماء عذب؟
الجواب :
إذا كانت الكرة تطفو :
السؤال :ما مقدار أقصى وزن يستطيع أن يرفعه في الهواء بالون مملوء بحجم 1.00 من غاز الهيليوم ؟ افترض أن كثافة الهواء 1.20kg/ وكثافة غاز الهيليوم 0.177kg/ ، وأهمل كتلة البالون.
الجواب :
السؤال : . تزن صخرة 54N في الهواء، وعندما غمرت في سائل كثافته ضعفا كثافة الماء أصبح وزنها الظاهري 46N. ما وزنها الظاهري عندما تغمر في الماء.
الجواب :
السؤال : جغرافية المحيطات انظر إلى الشكل 6-29، تستخدم عوامة كبيرة لحمل جهاز يستخدم في دراسة جغرافية المحيطات، وكانت العوامة مصنوعة من خزان أسطواني مجوف. فإذا كان ارتفاع الخزان 2.1 m ونصف قطره 0.33 m، والكتلة الكلية للعوامة وجهاز البحث 120 kg تقريبا. ويجب على العوامة أن تطفو بحيث يكون أحد طرفيها فوق سطح الماء؛ وذلك لحمل جهاز بث راديوي. افترص أن العوامة تحوي الجهاز وأن كتلتها موزعة بانتظام، فكم يكون ارتفاع العوامة فوق سطح الماء عندما تطفو؟
الجواب :
السؤال : إذا كان طول قضيب مصنوع من معدن مجهول 0.975m عند 45C ، وتناقص طوله ليصبح 0.972m عند 23C، فما معامل تمده الطولي؟
الجواب :
السؤال : صمم مخترع مقياس حرارة من قضيب ألومنيوم طوله 0.500m عند درجة حرارة 273k . واعتمد المخترع قياس طول قضيب الألومنيوم لتحديد درجة الحرارة. فإذا أراد المخترع أن يقيس تغيرا في درجة الحرارة مقداره1.0k ، فكم يجب أن تكون دقة قياس طول القضيب؟
الجواب :
السؤال : . الجسور جسر أسمنتي طوله 300m في شهر أغسطس عندما كانت درجة الحرارة 50C، فكم يكون مقدار الفرق في الطول في إحدى ليالي شهر يناير إذا كانت درجة الحرارة 10C؟
الجواب :
السؤال : أنبوب من النحاس طوله 2.00m عند 23C . ما مقدار التغير في طوله إذا ارتفعت درجة حرارته إلى 978C ؟
الجواب :
السؤال : ما التغير في حجم قالب من الأسمنت حجمه 1.0 إذا ارتفعت درجة حرارته بمقدار 45C ؟
الجواب :
السؤال : الجسور يستخدم عمال بناء الجسور عادة مسامير فولاذية بحيث تكون أكبر من ثقب المسمار؛ وذلك لجعل الوصلة مشدودة أكثر. ويبرد المسمار قبل وضعه في الثقب. افترض أن العامل حفر ثقبا نصف قطره 1.2230cm لمسمار نصف قطره 1.2250cm، فلأي درجة حرارة يجب أن يبرد المسمار ليدخل في الثقب بشكل محكم إذا كانت درجة حرارته الابتدائية 20.0C؟
الجواب :
السؤال : خزان مصنوع من الفولاذ نصف قطره 2.000 m وارتفاعه 5.000 m ملئ بالميثانول عند درجة حرارة 10 C. فإذا ارتفعت درجة الحرارة حتى 40.0 C، فما مقدار الميثانول الذي سيتدفق خارج الخزان إذا تمدد كل من الخزان والميثانول؟
الجواب :
السؤال : سخنت كرة من الألومنيوم حتى أصبحت درجة حرارتها 580 C، فإذا كان حجم الكرة 1.78 c عند درجة حرارة 11 C، فما مقدار الزيادة في حجم الكرة عند 580 C ؟
الجواب :
السؤال : إذا أصبح حجم كرة من النحاس 2.56c بعد تسخينها من 12C إلى 984C ، فما حجم الكرة عند 12C ؟
الجواب :
السؤال : صحيفة من الفولاذ مربعة الشكل طول ضلعها 0.330 m، سخنت من 0 C حتى أصبحت درجة حرارتها 95 C .
a. ما مقدار تغير طول جوانب المربع؟
b. ما نسبة التغير في مساحة المربع؟
الجواب :
a.
b.
السؤال : مكعب من الألومنيوم حجمه 0.350 c عند درجة حرارة 350.0 k، فإذا برد إلى 270.0 k فما مقدار:
a. حجمه عند درجة 270.0 K؟
b. طول ضلع المكعب عند درجة 270.0 k؟
الجواب :
a.
b.
السؤال : الصناعة صمم مهندس قطعة ميكانيكية مربعة الشكل لنظام تبريد خاص. تتألف القطعة الميكانيكية من قطعتين مستطيلتين من الألومنيوم، وقطعتين مستطيلتين من الفولاذ، وكانت القطعة المصممة مربعة تماما عند درجة 293 K، ولكن عند درجة170 K أصبحت القطعة مفتولة كما في الشكل 6-30. حدد أي القطع المبينة في الشكل مصنوعة من الفولاذ، وأيها مصنوعة من الألومنيوم؟
الجواب : يعاني الجزآن 1،2 انكماشا أكبر في الطول من الجزأين 3،4 . لذا فإن الجزأين 1و2 يجب أن يكونا مصنوعين من الألمنيوم الذي معامل تمدده أكبر من معامل تمدد الفولاذ .
السؤال : . ما مقدار الضغط المؤثر في جسم الغواصة عند عمق 65 m؟
الجواب :
السؤال : . جهاز الغطس يسبح غطاس مستخدما جهاز الغطس على عمق 5.0 m تحت الماء مطلقا 4.2× من فقاقيع الهواء. ما حجم تلك الفقاقيع قبل وصولها إلى سطح الماء تماما؟
الجواب :
السؤال :. تطفو كرة بولنج وزنها 18 N بحيث ينغمر نصفها فقط في الماء.
a. ما مقدار قطر كرة البولينج؟
b. ما الوزن الظاهري تقريبا لكرة بولنج تزن 36 N؟
الجواب :
a.
b. غطس نصف كرة البولنج عندما كان وزنها 18 N . يجب أن يكون الوزن الظاهري لكرة وزنها 36 N قريبا من الصفر .
السؤال : يطفو قضيب من الألومنيوم في حوض زئبق. فهل يطفو القضيب إلى أعلى أكثر أم أن جزءا أكبر منه سينغمر عند تسخين الزئبق والألومنيوم معا؟
الجواب :معامل التمدد الحجمي للزئبق أكبر من معامل التمدد الحجمي للألمنيوم . لذا فعند تسخينهما يصبح الألمنيوم أكثر كثافة من الزئبق ، وسوف يغطس إلى عمق أكبر في الزئبق .
السؤال : وضع 100.0 ml من الماء في وعاء من الزجاج العادي سعته 800.0 ml عند 15.0 C. كم سيرتفع مستوى الماء أو ينخفض عندما يسخن كل من الإناء والماء إلى 50.0 C ؟
الجواب :
يتمدد الماء :
يتمدد الوعاء :
سوف ينخفض مستوى الماء قليلا ، ولكن ليس إلى مستوى الذي يمكن ملاحظته .
السؤال : صيانة السيارات تستخدم رافعة هيدروليكية لرفع السيارات لصيانتها، وتسمى رافعة الأطنان الثلاثة. فإذا كان قطر المكبس الكبير 22mm، وقطر المكبس الصغير6.3mm. افترض أن قوة ثلاثة أطنان تعادل 3.0× N .
a. فما مقدار القوة التي يجب أن تؤثر في المكبس الصغير لرفع وزن مقداره ثلاثة أطنان؟
b. تستخدم معظم رافعات السيارات رافعة لتقليل القوة اللازمة للتأثير فيها في المكبس الصغير. فإذا كان طول ذراع المقاومة 3.0cm، فكم يجب أن يكون طول ذراع القوة لرافعة مثالية لتقليل القوة إلى 100.0N؟
الجواب :
a.
b.
السؤال : . المنطاد يحتوي منطاد الهواء الساخن على حجم ثابت من الغاز. عندما يسخن الغاز يتمدد ويطرد بعض الغاز خارجا من النهاية السفلى المفتوحة، لذلك تنخفض كتلة الغاز في المنطاد. فلماذا ينبغي أن يكون الغاز في المنطاد أكثر سخونة لرفع حمولة من الأشخاص إلى قمة ارتفاعها 2400m عن سطح البحر، مقارنة بمنطاد مهمته رفع الحمولة ذاتها من الأشخاص إلى ارتفاع 6m عن مستوى سطح البحر؟
الجواب : يكون الضغط الجوي منخفضا عند الارتفاعات العالية ، لذا فإن كتلة حجم المائع المزاح بواسطة منطاد حجمه ثابت تكون أقل عند الارتفاعات الكبيرة . وللحصول على قوة الطفو نفسها عند الارتفاعات الكبيرة ينبغي للمنطاد أن ينفث غازا أكثر ، حيث تلزمه درجة حرارة أكبر .
السؤال : عالم الأحياء تستطيع بعض النباتات والحيوانات العيش تحت ضغط مرتفع جدا.
a.ما مقدار الضغط المؤثر بوساطة الماء في جسم سمكة أو دودة تعيش بالقرب من قاع أخدود مائي في منطقة بورتوريكو الذي يبلغ عمقه 8600m تحت سطح المحيط الأطلنطي؟ افترض أن كثافة مياه البحر 1030 kg/ .
b. ما كثافة الهواء عند ذلك الضغط بالنسبة لكثافته فوق سطح المحيط؟
الجواب :
a. مقدار الضغط :
b. سوف تكون كثافة الهواء أكبر بمقدار 860 مرة من كثافة الهواء عند سطح المحيط .
حيث :
(8.7 x 107 pa)(1.01 x 105 pa) = 860
السؤال : . تطبيق المفاهيم إذا كنت تغسل الأواني في حوض، فطفا أحد الأواني في الحوض، فقمت بملئه بماء الحوض فغطس إلى القاع، فهل ارتفع مستوى الماء في الحوض أم انخفض عندما انغمر الإناء؟
الجواب : سينخفض مستوى الماء في الحوض .
السؤال : تطبيق المفاهيم إن الأشخاص الملازمين للسرير أقل احتمالا للإصابة بمرض تقرح الفراش إذا استخدموا فرشة الماء بدلا من الفراشات العادية. فسر ذلك.
الجواب : يتوافق سطح فرشة الماء ويتكيف مع تضاريس الجسم أكثر من الفرشة العادية . كما يهبط الجسم في فرشة الماء بسهولة أكبر . ولأن p H2o < pf فإن قوة الطفو من فرشة الماء تكون أقل .
السؤال : حلل تعتمد إحدى طرائق قياس النسبة المئوية لمحتوى الدهون في الجسم على حقيقة أن الأنسجة الدهنية أقل كثافة من الأنسجة العضلية. كيف يمكن تقدير معدل كثافة شخص باستخدام ميزان وبركة سباحة؟ وما القياسات التي يحتاج الطبيب إلى تدوينها لإيجاد معدل النسبة المئوية للدهون في جسم شخص ما؟
الجواب : يزن الطبيب الشخص بشكل طبيعي ثم يزنه وهو مغمور تماما في الماء . و للتأكد من الانغمار التام لابد من إضافة أثقال إلى الشخص ، لأن كثافة الإنسان عادة أقل من كثافة الماء . كما يجب أن يقاس حجم الماء المزاح بواسطة الشخص . أما متوسط كثافة الشخص فيمكن حسابه من توازن القوى التي تبقي الشخص في حالة اتزان تحت الماء .
السؤال : حلل واستنتج يلزم قوة رأسية إلى أسفل مقدارها 700N لغمر كرة من البلاستيك كليا كما في الشكل 6-31.إذا علمت أن كثافة البلاستيك 95kg/ ، فما مقدار:
a. النسبة المئوية للجزء المغمور من الكرة إذا تركت تطفو بحرية؟
b. وزن الكرة في الهواء؟
c. حجم الكرة؟
الجواب :
a. كثافة الرغوة نسبة إلى الماء هي
إذا سيغمر 9.5% من الكرة الطافية .
b.
c.
السؤال : . تطبيق المفاهيم توضع الأسماك الاستوائية التي تربى في أحواض السمك المنزلية عند شرائها في أكياس بلاستيكية شفافة مملوءة جزئيا بالماء. إذا وضعت سمكة في كيس مغلق داخل الحوض، فأي الحالات المبينة في الشكل 6-32 تمثل أفضل ما يمكن أن يحدث؟ فسر استدلالك.
الجواب : إن كثافة الماء في الكيس بالإضافة إلى كثافة السمك والبلاستيك مجتمعة قريبة من كثافة الماء في حوض الماء . لذا يجب أن يطفو الكيس على مستوى الماء في الكيس وعلى ارتفاع مستوى الماء نفسه في حوض الماء .
السؤال : . تتمدد بعض المواد الصلبة عندما تبرد، ومن أكثر الأمثلة شيوعا تمدد الماء عند انخفاض درجة حرارته بين 4 C و0 C ، ولكن تتمدد الأربطة المطاطية أيضا عند تبريدها، ابحث عن سبب هذا التمدد.
الجواب :
تصنع الأربطة المطاطية من جزيئات المطاط الطويلة التي تسمى البوليمرات ، والتي تتخذ هيئة سلاسل مزودة ببعض الوصلات الطويلة . وتنشأ خصائص المطاط من قدرة هذه الوصلات على الالتواء والدوران . وعندما يبرد المطاط تتمدد هذه الوصلات بخط مستقيم تماما كوصلات سلسلة الحديد التي تمسكها من أحد طرفيها وتسمح لها أن تتدلى بحرية . ولأن الوصلات مرتبة بتلك الطريقة فإن للبوليمرات فوضى (إنتروبي) صغيرة نسبيا . إن إضافة الحرارة إلى هذه البوليمرات تزيد من حركتها الحرارية ، وتبدأ عندها الوصلات في الاهتزاز ويتزايد عدم ترتيبها . وإذا جعلت هذه الوصلات تهتز بهذه الطريقة فإنك سترى أن متوسط طولها يصبح أقل مقارنة بحالة بقاء السلسلة معلقة دون حركة .
السؤال : . بحث العالم جاي – لوساك في قوانين الغاز، فكيف ساهم إنجاز جاي – لوساك في اكتشاف صيغة الماء؟
الجواب : كان العالم الفرنسي جاي لوساك مهتما أيضا بصعود المنطاد إلى ارتفاعات عالية . ولقد اكتشف أنه عندما يكون للغازات درجة الحرارة نفسها والضغط نفسه فسوف تتفاعل حجومها بنسب ذات أعداد صغيرة وصحيحة . لقد ساهم إنجاز جاي لوساك في اكتشاف صيغة الماء ، وذلك بإثباته أن حجمين من غاز الهيدروجين يتفاعلان مع حجم واحد من غاز الأكسجين . ولقد بنى أفوجادرو نتائجه على ما توصل إليه جاي لوساك ، وذلك عند صياغة العلاقة بين مولات الغاز والحجم .
السؤال : . تتحرك سيارة كتلتها 875 kg في اتجاه الجنوب بسرعة 15 m/s فتصدم بسيارة أخرى كبيرة كتلتها 1584 kg وتتحرك في اتجاه الشرق بسرعة 12 m/s، فتلتصقان معا بعد التصادم، بحيث يكون الزخم الخطي محفوظا.
a. مثل الحالة بالرسم، معينا محاور الإحداثيات ومحددا الحالة قبل التصادم وبعده.
b. جد سرعة حطام السيارتين مقدارا واتجاها بعد التصادم مباشرة، وتذكر أن الزخم كمية متجهة.
c. ينزلق الحطام على سطح الأرض ثم يتوقف، فإذا كان معامل الاحتكاك الحركي عندما كان الحطام ينزلق0.55. ومع افتراض أن التسارع ثابت، فما مقدار مسافة الانزلاق بعد التصادم؟
الجواب :
a.
b.
c. للعثور على المسافة ، استخدم معادلة الحركة :
للعثور على التسارع ، لاحظ أن القوة التي تبطئ السيارات يساوي قوة الاحتكاك .
المسافة إذا
السؤال : يرفع محرك قدرته 188 W حملا بمعدل (سرعة) 6.50 cm/s. ما مقدار أكبر حمل يمكن للمحرك أن يرفعه عند هذا المعدل؟
الجواب :
