الفيزياء — التوتر السطحي: مفهومه وقوانينه — الأولى ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

درس في الفيزياء مخصص لتلاميذ السنة الأولى ثانوي شعبة علوم تجريبية حول التوتر السطحي. المحتوى يتبع المنهاج الرسمي الجزائري ويساعد في التحضير للبكالوريا من خلال أمثلة وتمارين محلولة.

المحتوى النظري

التوتر السطحي هو ظاهرة تجعل سطح السائل يتصرف كغشاء مرن مشدود. تنشأ هذه الظاهرة بسبب قوى التماسك بين جزيئات السائل.

تعريف: التوتر السطحي هو القوة المؤثرة عموديا على وحدة الطول على سطح السائل. وحدته N/m.

قانون التوتر السطحي: g = F/L حيث g معامل التوتر السطحي (N/m)، F القوة (N)، L طول السطح (m).

الظاهرة الشعرية: ارتفاع أو انخفاض السائل في أنبوب شعري. h = 2g.cosq/(r.g.r).

القواعد الأساسية

1. التوتر السطحي يقل بزيادة درجة الحرارة.

2. المواد المذابة تؤثر على التوتر السطحي (الصابون يخفضه).

3. قوى التماسك بين جزيئات السائل هي المسؤولة عن التوتر السطحي.

4. التلاصق: قوى التجاذب بين جزيئات السائل وجدران الوعاء.

5. سطح السائل محدب إذا كانت قوى التلاصق أقل من قوى التماسك.

6. سطح السائل مقعر إذا كانت قوى التلاصق أكبر من قوى التماسك.

تمارين بكالوريا

تمرين 1:

إبرة فلزية كتلتها 0.5 g وطولها 4 cm توضع على سطح الماء. أحسب القوة الناتجة عن التوتر السطحي علما أن g = 0.073 N/m. هل تطفو الإبرة؟

الحل: F = g x L = 0.073 x 0.04 = 0.00292 N. وزن الإبرة P = mg = 0.0005 x 10 = 0.005 N. بما أن P > F فإن الإبرة تغوص.

تمرين 2 (بكالوريا):

في تجربة الشعريات، ارتفع الماء في أنبوب شعري قطره 1 mm إلى ارتفاع 3 cm. أحسب معامل التوتر السطحي للماء إذا كانت كثافته 1000 kg/m3 وزاوية التماس 0 درجة.

الحل: h = 2g.cosq/(p.g.r) يرجع إلى g = h.p.g.r/(2.cosq) = 0.03x1000x10x0.0005/(2×1) = 0.075 N/m.

دروس مشابهة

• الكتلة والحجم والكثافة – تمارين شاملة
• الضغط في السوائل – قانون باسكال وتطبيقاته