آب جمع شده در پشت سد، فشار زیادی به آن وارد می کند. آیا می دانید چرا هرچه از تاج سد به پایه آن نزدیک می شویم، ضخامت دیواره آن افزایش می یابد؟ با انجام دادن آزمایش کنید صفحهٔ 57 ، درک بهتری برای پاسخ به این پرسش پیدا خواهید کرد.
هوایی که تنفس می کنیم، آبی که از دوش حمام بیرون می آید و از آن برای استحمام استفاده می کنیم، کفشی که می پوشیم، تشکی که روی آن استراحت می کنیم همگی به نوعی با مفهوم فشار ارتباط دارند. در این فصل پس از آشنا شدن با تعریف فشار، قادر خواهید بود تا شناخت بهتری از پدیده هایی از این قبیل به دست آورید.
چرا وقتی با کفش های معمولی روی برف راه می روید، کفش هایتان در آن فرو می روند، اما اگر چوب اسکی به پا داشته باشید، کمتر در برف، فرو می روید (شکل 1 الف)؟ چرا ابعاد پنجره هواپیما کوچک تر از پنجره اتوبوس است (شکل 1 ب)؟ چرا اندازه بادکنک پر از هوا، وقتی از ته استخر آب به بالا می آید بزرگ تر می شود (شکل 1 پ)؟ چرا در ته کفش بازیکنان فوتبال، تعدادی گلُِ میخ وجود دارد (شکل 1 ت)؟ چرا برای اتصال قطعه های چوبی، علاوه بر پیچ و مهره، از واشر نیز استفاده می شود (شکل 1 ث)؟ چرا پونز با کمی تلاش درون چوب یا دیوار فرو می رود (شکل 1)
در این فصل می کوشیم تا با معرفی مفهوم فشار، به شما کمک کنیم تا شناخت بهتری برای توصیف دلیل برخی از پدیده هایی به دست آورید که در زندگی روزمره با آنها مواجه می شوید.
یکای فشار پاسکال (Pa) است به طوری که هر پاسکال، معادل 1 نیوتون بر متر مربع N/m2 است.
رابطهٔ ) 1( نشان می دهد هرگاه نیروی معینی را به دو سطح متفاوت وارد کنیم، فشار نیز متفاوت خواهد بود
وقتی یکی از انگشتان خود را جلوی آبی که از شیلنگ بیرون می آید بگیرید، فشار آب را احساس می کنید )شکل 3(. همچنین وقتی به قسمت عمیق استخری بروید فشار آب را روی بدن و به خصوص پرده گوش خود احساس می کنید. برای آشنایی با برخی از عوامل مؤثر در فشار مایع ها، ابتدا آزمایش زیر را انجام دهید.
سطح آزاد مایع
: همان طور که با انجام آزمایش کنید بالا دیدید فشار مایع در یک عمق مشخص از سطح مایع، بدون توجه به اندازهٔ بطری ها، یکسان است. برای بررسی بیشتر این موضوع، ظرف های مرتبط شکل 4 را ببینید. اگر مایعی درون یکی از آنها بریزید، مایع در ظرف های مختلف جریان می یابد تا اینکه سطح آزاد مایع در تمامی ظروف یکسان شود.
یکی از مهم ترین ویژگی ها دربارهٔ فشار مایع ها این است که اگر بر بخشی از مایع که درون ظرفی محصور است فشار وارد کنیم این فشار، بدون ضعیف شدن به بخش های دیگر مایع و دیواره های ظرف منتقل می شود. این ویژگی مایع ها، اصل پاسکال نامیده می شود. شکل 5 اجزای تشکیل دهندهٔ ترمز هیدرولیکی خودرو را نشان می دهد که بر مبنای اصل پاسکال کار می کند. وقتی راننده پدال ترمز را فشار می دهد، این فشار توسط روغن ترمز به پیستون ها، کفشک ها و بالشتک ها منتقل می شود. کفشک ها به کاسهٔ ترمز عقب و بالشتک ها به صفحه ای که به چرخ جلو متصل است نیرو وارد کرده و سرانجام سرعت خودرو کاهش می یابد.
برای شما نیز ممکن است بارها اتفاق افتاده باشد که هرگاه بیش از حد مجاز، هوا را به درون بادکنکی دمیده باشید بادکنک ترکیده باشد. این تجربهٔ ساده نشان می دهد که گازها نیز مانند مایع ها فشار وارد می کنند.
اطراف کرهٔ زمین و تا ارتفاع معینی، هوا وجود دارد. شکل 6 یک ستون فرضی از مولکول های هوا را نشان می دهد. هرچه از سطح زمین بالاتر رویم فشار هوا کمتر می شود. به همین دلیل فشار هوا در مناطق کوهستانی کمتر از فشار هوا در مناطق ساحلی است. فشار هوا در زندگی روزمره ما اثرهای فراوانی دارد. برای مثال وقتی می خواهید آبمیوه درون یک قوطی را به کمک نی بنوشید از آثار فشار هوا استفاده می کنید.
