مروری بر فشار و اثرات آن
فشار در لغت به معنای
له شدن و متراکم شدن است
و در علم فیزیک به نیرویی گفته میشود که
به طور عمودی بر یک سطح وارد شود.
به عبارت دیگر 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.
- اثر نیرو بر روی یک سطح بستگی داردمیخ کفشها مقدار نیروی کل را تغییر نمیدهد ،
- که نیرو چگونه اعمال شود.
- 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:
- 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.
P=F/A
که در آن P فشار ، F نیرو و A سطح مقطع اثر نیرو میباشد.
- چرا اسکی بازان 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.
بنابراین میتوان گفت که عوامل موثر بر فشار عبارتند از :
فشار با نیرو رابطه مستقیم دارد.
مانند زمانی که به دیواری فشار وارد می کنیم،
مولکول های دیوار در اثر نیروی دست ما فشرده می شوند.
اگر چه این فشرده شدن محسوس و قابل دیدن نیست
اما اگر نیروی دستمان را افزایش دهیم،
فشردگی دیواربه صورت فرورفتگی در محل ضربه مشخص میشود.
فشار با سطح تماس رابطه عکس دارد.
یعنی اگر سطح تماس دو جسم را کم کنیم،
نیروی بیشتری به هر ذره از جسم وارد میشود
و فشار افزایش می یابد.
و فرمول پیشنهادی برای فشار
با توجه به تعاریف و مفهوم آن عبارت از:
با توجه به عوامل موثر بر فشار
میتوان فرمول فشار را به صورت زیرنوشت.
در فیزیک واحد فشار عبارت از:
در رابطه بالا ، نیرو را بر حسب نیوتن
و سطح را بر حسب متر مربع تعریف میکنند.
از این رو واحد فشار نیوتن بر متر مربع خواهد بود.
پس همانطور که اشاره شد میتولن گفت که
فشاربا یکاهای مختلفی بیان میشود.
یکای استاندارد ما در دستگاه SI پاسکالمیباشد
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.
زیرا 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
واحد سانتیمتر جیوه (cmHg) نیز برای
کمیت فشار به غلط مرسوم شده است.
چند ازمایش با آب( آزمایش بالا رفتن آب)
مایع موجود در یک ظرف نیز به خاطر
وزن خود بر بدنه ی ظرف فشار وارد میآورد.
فشار مایعات به عوامل مقابل بستگی دارد:
فشار با چگالی مایع رابطه ی مستقیم دارد،
یعنی هر چه چگالی مایع بیش تر باشد
فشار آن نیز بیش تر است.
فشار درون مایع با
نیروی جاذبه ای که در آن قسمت بر مایع وارد میشود رابطه ی مستقیم دارد.
هر چه عمق یا ارتفاع مایع بیشتر باشد فشار آن نیز بیش تر است.
