الضغط في السوائل والغازات: قانون باسكال وأرخميدس مع تمارين محلولة — الأولى ثانوي — العلوم الفيزيائية — المنهاج الجزائري

📘 درس الضغط في السوائل والغازات: قانون باسكال وأرخميدس

🎯 أهداف التعلم

• أن يتعرف المتعلم مفهوم الضغط ووحدات قياسه.
• أن يشرح قانون باسكال في السوائل.
• أن يطبق قانون أرخميدس في حساب قوة الدفع.
• أن يحل تمارين ومسائل تطبيقية حول الضغط في السوائل والغازات.

📖 شرح الدرس

أولاً: مفهوم الضغط

الضغط (P) هو مقدار القوة المؤثرة عمودياً على وحدة المساحة. يُحسب بالعلاقة: P = F / S حيث F القوة بالنيوتن (N) وS المساحة بالمتر المربع (m²). وحدات الضغط: الباسكال (Pa)، والبار (bar)، والضغط الجوي (atm). 1 atm = 1.013 bar = 101325 Pa.

ثانياً: الضغط في السوائل (قانون باسكال)

ينص قانون باسكال على أن: “الضغط المسلط على سائل محصور ينتقل بشكل كامل وبجميع الاتجاهات إلى جميع نقاط السائل وجدران الوعاء الحاوي له”. ويُعبر عنه رياضياً: P₁ = P₂ أي F₁/S₁ = F₂/S₂.

تطبيقات قانون باسكال: المكبس الهيدروليكي (الرافعة الهيدروليكية)، المكابح الهيدروليكية في السيارات، كرسي طبيب الأسنان.

الضغط الناتج عن عمود سائل: P = ρ × g × h حيث ρ كثافة السائل (kg/m³)، g تسارع الجاذبية (9.81 m/s²)، h الارتفاع (m).

ثالثاً: قانون أرخميدس (الطفو)

ينص قانون أرخميدس على أن: “جسماً مغموراً في سائل يتعرض لقوة دفع رأسية من الأسفل إلى الأعلى تساوي وزن السائل المزاح”. F_A = ρ × V_imm × g حيث V_imm الحجم المغمور (m³).

شرط الطفو: إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة السائل يطفو، وإذا كانت أكبر يغوص، وإذا تساوت يعلق.

📝 تمارين بكالوريا محلولة

التمرين الأول: مكبس هيدروليكي مساحة مكبسه الصغير 10 cm² والمكبس الكبير 200 cm². إذا سلطت قوة 50 N على المكبس الصغير، احسب القوة الناتجة على المكبس الكبير.

الحل:
بتطبيق قانون باسكال: P₁ = P₂ → F₁/S₁ = F₂/S₂
F₂ = F₁ × S₂/S₁ = 50 × 200/10 = 50 × 20 = 1000 N

التمرين الثاني: مكعب من الخشب كثافته 600 kg/m³ وحجمه 0.001 m³. أحسب قوة دفع أرخميدس المؤثرة عليه إذا غمر تماماً في الماء (ρ_eau = 1000 kg/m³, g = 10 N/kg).

الحل:
F_A = ρ × V × g = 1000 × 0.001 × 10 = 10 N
وزن المكعب: P = m × g = ρ × V × g = 600 × 0.001 × 10 = 6 N
بما أن F_A > P فإن المكعب يطفو.

التمرين الثالث: احسب الضغط عند عمق 20 m في ماء البحر (ρ = 1025 kg/m³, g = 9.81 N/kg).

الحل:
P = ρ × g × h = 1025 × 9.81 × 20 = 201105 Pa ≈ 2.01 bar

🔗 دروس مشابهة

• المحاليل الحمضية والقاعدية — مفهوم pH وقياس الحموضة
• الظواهر الكهربائية: قانون أوم في التفاعلات الكيميائية