خواص السوائل

ضغط السائل (Pressure of the liquid):

يؤثر ضغط السائل عمودياً على السطح ، وهو القوة العمودية الواقعة وحدة المساحات من السطح وتساوي وزن عمود من السائل إرتفاعه يساوي إرتفاع السائل من هذه النقطة وحتى السطح الحر للسائل ومساحة مقطعه تساوي الوحدة ، أي أنّ :

P = h ρ g

حيث h إرتفاع السائل ، ρ كثافته ، g عجلة الجاذبية الأرضية.

خصائص ضغط السائل الساكن:

1-   يتساوى الضغط على النقاط الواقعة فى مستوى افقى واحد داخل السائل.

2-   تضغط السوائل بصورة عمودية على الجدران الملامسة لها.

3-   لا يتوقف ضغط السائل الساكن على شكل و حجم الاناء الذي يحتويه.

4-   يتساوى ضغط السائل من جميع الاتجاهات على اية نقطة داخل سائل ساكن.

5-   يكون سطح السائل بمستوى افقي واحد في الاوعية المتصلة بعضها ببعض.

6-   ينتقل الضغط الاضافي المسلط على سائل محصور من غير نقص الى جميع الاتجاهات .

قاعدة باسكال (Pascal's law):

إذا وقع أي جزء من سائل متزن في حيز محدود تحت تأثير ضغط ما ، فإنّ الضغط ينتقل غير منقوص إلى جميع أجزاء السائل.

ولإثبات هذه القاعدة أنظر للشكل أدناه حيث تقفل الإسطوانتين بمكبسين حري الحركة ، نفرض أن مقطع الاسطوانتين S₂,S₁  على الترتيب . إذا أثرنا بقوة F₁ على المكبس الأول ، بحيث يتحرك مسافة d₁ إلى أعلى ، يؤثر السائل المكبس الثاني جاذباً إباه إلى أسفل مسافة d₂ . الضغط المؤثر على السائل بواسطة المكبس الأول= F₁/S₁

الشغل المبذول على المكبس الأول = القوة × المسافة

F₁/S₁ S₁ d₁ = F₁ d₁ = F₁/S₁ V       ………. (1)

حيث V هو الحجم الذي إكتسحه المكبس الأول عند حركته ، أي أنّ :

S₁ d₁ = S₁ d₁ = V ………. (2)

 

وبتطبيق قانون بقاء الطاقة على المجموعة يكون الشغل المبذول على المكبس الأول مساوياً للشغل الذي يبذله السائل لتحريك المكبس الثاني أنّ :

F₂ d₂ = F₂/S₂ S₂ d₂ = F₂/S₂ V ………. (3)

من المعادلتين (1) و (2) يتضح أنّ:

F₁/S₁ = F₂/S₂   ……………… (4)

أي أنّ :

P₁ = P₂ ………….. (5)

حيث P₁ و P₂ هما ضغطا السائل تحت المكبسين ، وهذا يثبت أنّ ضغط  السائل في جميع أجزائه واحد أ.

قاعدة أرشميدس(Archimedes law)  :

تنص قاعدة أرشميدس على: (الجسم المغمور كليا أو جزئيا في مائع يكون مدفوعا بقوة إلى أعلى وهذه القوة تعادل وزن حجم المائع الذي يزيحه الجسم المغمور كليا أو جزئيا).

أي أنّ الدفع = وزن السائل المزاح = حجم الجزء المغمور من الجسم × كثافة السائل

تستخدم هذه القاعدة في تعيين الأوزان النوعية للأجسام والسوائل ، ويعرف الوزن النوعي لجسم بأنه النسبة بين وزن الجسم في الهواء ووزن حجم من الماء يساوي حجم الجسم، ويساوي عددياً كثافة الجسم، إذ أنّ وزن حجم من الماء مساو لحجم الجسم هو نفسه حجم الجسم، أنظر الشكل(2)  

الشكل (2)

إتزان الأجسام الطافية::

عندما يطفو أي جسم فوق سائل يكون متزناً تحت تأثير قوتين هما:

أولاً: ثقله إلى أسفل وتعمل هذه القوة في نقطة تسمى بمركز ثقل الجسم w.

ثانياً: دفع السائل إلى أعلى وتؤثر قوة الدفع في نقطة تسمى بمركز الطفو F وهو في الواقع مركز ثقل السائل المزاح.

يكون الجسم في حالة توازن كستقر إذا كان مركز الطفو F في وضع أعلى من مركز ثقل الجسم w . أما إذا حدث العكس يكون الإتزان غير مستقر وذلك بسبب تكون إزدواج من قوتي الثقل والدفع، مما يؤدي إلى دوران الجسم ويجعل سافله عاليه. انظر الشكل (3).