ایلمو پنگه‌تاهوان

ویسکوزیته

سیالات، چه مایع و چه گاز، درجات مختلفی از ویسکوزیته دارند. ویسکوزیته اساساً نیروی اصطکاک بین مولکول‌های تشکیل‌دهنده یک سیال است. مولکول‌های تشکیل‌دهنده یک سیال هنگام جریان یافتن، به یکدیگر ساییده می‌شوند. در مایعات، ویسکوزیته ناشی از چسبندگی (جاذبه بین مولکول‌های مشابه) است. در گازها، ویسکوزیته ناشی از برخورد بین مولکول‌ها است.

مایعات مایع معمولاً راحت‌تر جریان می‌یابند، مثلاً آب. برعکس، مایعات غلیظ‌تر، جریان یافتنشان دشوارتر است، مثلاً روغن پخت‌وپز، روغن، عسل و غیره. می‌توانید این را با ریختن آب و روغن پخت‌وپز روی یک زمین شیب‌دار ثابت کنید. آب قطعاً سریع‌تر از روغن پخت‌وپز یا روغن جریان می‌یابد. ویسکوزیته یک سیال همچنین به دما بستگی دارد. هرچه دمای یک مایع بالاتر باشد، ویسکوزیته مایع کمتر است. به عنوان مثال، وقتی مادری در آشپزخانه ماهی سرخ می‌کند، روغن پخت‌وپز که در ابتدا غلیظ است، هنگام گرم شدن مایع‌تر می‌شود. برعکس، هرچه دمای یک گاز بالاتر باشد، ویسکوزیته گاز بیشتر می‌شود.

ادامه مطلب

مویینگی

آیا تا به حال شمع دیده‌اید؟ امیدوارم از آن استفاده کنید. یک پدیده جالب که می‌توانیم هنگام سوختن شمع ببینیم. کف فتیله شمع در حال سوختن معمولاً همیشه با موم ذوب شده (روی فتیله) مرطوب است. وجود موم ذوب شده روی فتیله به این معنی است که شمع می‌تواند برای مدت طولانی بسوزد. چه چیزی باعث می‌شود موم ذوب شده به سمت بالا و به سمت فتیله شمع در حال سوختن حرکت کند؟ می‌توانیم همین پدیده را در مشعل‌ها مشاهده کنیم.

بسیاری از چیزهای جالب در زندگی ما شبیه پدیده‌هایی هستند که در شمع‌ها و چراغ‌های نفتی رخ می‌دهند. انگار مایع پا دارد و به آن اجازه می‌دهد به سمت بالا حرکت کند. آیا می‌توانید این را از نظر علمی توضیح دهید؟ یکی از مفاهیم فیزیک که می‌تواند پدیده‌هایی را که در شمع‌ها، چراغ‌های نفتی و بسیاری از پدیده‌های مرتبط دیگر رخ می‌دهد، توضیح دهد، مویینگی است.

ادامه مطلب

قانون ارشمیدس

مطالب مربوط به قانون ارشمیدس

آیا تا به حال کشتی دیده‌اید؟ اگر شخصاً آن را ندیده‌اید، امیدوارم که آن را در تلویزیون یا اینترنت دیده باشید. یک کشتی با جرم بسیار زیاد غرق نمی‌شود، در حالی که یک سنگ کوچک و سبک می‌تواند. چرا اینطور است؟ اگر مفاهیم شناوری و اصل ارشمیدس را درک کنید، پاسخ بسیار ساده است.

در زندگی روزمره، متوجه می‌شویم که اجسامی که در یک سیال، مانند یک سنگ، قرار می‌گیرند، وزن کمتری نسبت به زمانی دارند که جسم در سیال نیست. ممکن است در بلند کردن یک سنگ از سطح زمین مشکل داشته باشید، اما همان سنگ به راحتی از کف استخر بلند می‌شود. این به دلیل نیروی شناوری است. شناوری به دلیل تفاوت فشار سیال در اعماق مختلف رخ می‌دهد. فشار سیال با عمق افزایش می‌یابد، هر چه سیال عمیق‌تر باشد، فشار سیال بیشتر است. وقتی جسمی در یک سیال قرار می‌گیرد، اختلاف فشار بین سیال بالای جسم و سیال زیر جسم وجود خواهد داشت. سیالی که در پایین جسم قرار دارد، فشار بیشتری نسبت به سیالی که در بالای جسم قرار دارد، دارد.

ادامه مطلب

فشار سیال

مواد فشار سیال

در فیزیک، فشار به عنوان نیرو بر واحد سطح تعریف می‌شود، که در آن جهت نیرو عمود بر سطح است. از نظر ریاضی، فشار با معادله P = F/A بیان می‌شود، که در آن P = فشار، F = نیرو و A = سطح است. واحد نیرو (F) نیوتن (N) و واحد سطح، متر مربع (m2) است ^. از آنجایی که فشار، نیرو بر واحد سطح است، واحد فشار N/m2 است ^. نام دیگر N/m2 ^، پاسکال (Pa) است. پاسکال به افتخار بلز پاسکال به عنوان واحد فشار استفاده می‌شود.

وقتی یک سیال در حالت سکون است، نیرویی عمود بر کل سطحی که با آن در تماس است، اعمال می‌کند. به عنوان مثال، آب درون یک لیوان را در نظر بگیرید؛ هر بخش از آب نیرویی عمود بر دیواره لیوان اعمال می‌کند. بنابراین، هر بخش از آب نیرویی عمود بر هر واحد سطح ظرفی که اشغال می‌کند، اعمال می‌کند. این یک ویژگی مهم سیال ساکن، سیال در حالت سکون است. وقتی سیالی به سطحی نیرو وارد می‌کند که نیرو عمود نیست، سطح نیز نیروی واکنشی غیر عمود اعمال می‌کند. این باعث جریان یافتن سیال می‌شود. با این حال، در واقعیت، سیال در حالت سکون باقی می‌ماند. بنابراین، در یک سیال در حالت سکون، نیرو همیشه عمود بر سطح ظرفی است که اشغال می‌کند.

ادامه مطلب

آشنایی با سیالات استاتیک و دینامیک

در فیزیک، سیال به ماده‌ای گفته می‌شود که می‌تواند جریان یابد. شما آموخته‌اید که موادی که در زندگی روزمره با آنها مواجه می‌شویم شامل جامدات، مایعات و گازها هستند. اصطلاح سیال شامل مایعات و گازها می‌شود، زیرا مایعاتی مانند آب و گازهایی مانند هوا می‌توانند جریان یابند. جامداتی مانند سنگ یا آهن نمی‌توانند جریان یابند و بنابراین نمی‌توان آنها را به عنوان سیال طبقه‌بندی کرد. برای درک بهتر این توضیح، بررسی چند مثال از زندگی روزمره مفید است. وقتی دوش می‌گیرید، قطعاً به آب نیاز دارید. برای رسیدن به مخزن، آب یا از چشمه جاری می‌شود یا از چاه کشیده می‌شود. آب یک نمونه از مایع است. نمونه‌های دیگری از مایعات نیز وجود دارد، مانند روغن روان‌کننده، شیر و غیره. همه این مایعات را می‌توان به عنوان سیال طبقه‌بندی کرد زیرا می‌توانند از یک مکان به مکان دیگر جریان یابند. گازها نیز سیال هستند. گازها همچنین می‌توانند از یک مکان به مکان دیگر جریان یابند. وزش باد نمونه‌ای از حرکت هوا از یک مکان به مکان دیگر است.

ادامه مطلب

کشش سطحی

درک کشش سطحی

کشش سطحی به این دلیل رخ می‌دهد که سطح یک مایع تمایل به سفت شدن دارد و ظاهری نازک و شبیه به غشاء ایجاد می‌کند. این امر تحت تأثیر نیروهای چسبندگی بین مولکول‌های آب است. برای درک بهتر این توضیح، تصویر زیر را در نظر بگیرید. بیایید یک مایع را در یک ظرف در نظر بگیریم.

کشش سطحی ۱ مولکول‌های مایع معمولاً یکدیگر را جذب می‌کنند. در داخل یک مایع، هر مولکول مایع از هر طرف توسط مولکول‌های دیگر احاطه شده است؛ اما در سطح مایع، فقط مولکول‌های مایع در طرفین و پایین وجود دارند. هیچ مولکول مایع دیگری در بالا وجود ندارد. از آنجا که مولکول‌های مایع یکدیگر را جذب می‌کنند، نیروی خالص صفر بر مولکول‌های داخل مایع وجود دارد. برعکس، مولکول‌های مایع در سطح توسط مولکول‌های مایع در طرفین و پایین جذب می‌شوند. در نتیجه، یک نیروی خالص در سطح مایع وجود دارد که به سمت پایین هدایت می‌شود. به دلیل این نیروی خالص به سمت پایین، مایع در سطح تمایل دارد مساحت سطح خود را کاهش دهد و تا حد امکان منقبض شود.

ادامه مطلب

معادله پوازوی

این معادله به این دلیل پوازوی نامیده می‌شود که توسط مرحوم ژان لویی ماری پوازوی (۱۷۹۹-۱۸۶۹) کشف شد. همانطور که توضیح داده شد، هر سیالی را می‌توان یک سیال ایده‌آل در نظر گرفت. سیالات ایده‌آل ویسکوزیته ندارند. اگر یک سیال ایده‌آل را در حال جریان در یک لوله تصور کنیم، هر قسمت از سیال با سرعت یکسانی (v) حرکت می‌کند. برخلاف سیالات ایده‌آل، سیالات واقعی یا سیالاتی که در زندگی روزمره با آنها مواجه می‌شویم، ویسکوزیته دارند. از آنجا که ویسکوزیته دارند، به عنوان مثال، هنگام جریان در یک لوله، سرعت هر قسمت از سیال متفاوت است. لایه سیال در وسط سریع‌تر حرکت می‌کند (v بزرگ است)، در حالی که لایه سیال متصل به لوله حرکت نمی‌کند، یعنی ثابت است (v = ۰). بنابراین، از مرکز تا لبه لوله، هر قسمت از سیال با سرعت‌های مختلفی حرکت می‌کند. برای درک آسان‌تر، تصویر زیر را مشاهده کنید…

ادامه مطلب

چگالی و وزن مخصوص

چگالی و وزن مخصوص مواد

تراکم

یکی از خواص مهم یک ماده، چگالی است. چگالی نسبت جرم یک ماده به حجم آن است. از نظر ریاضی، به صورت زیر نوشته می‌شود:

ρ = m/V

ρ حرف یونانی است که معمولاً برای نشان دادن چگالی استفاده می‌شود، m مخفف جرم و V مخفف حجم است. چگالی یک سیال همگن اساساً با چگالی یک جامد همگن متفاوت است. به عنوان مثال، آهن یا یخ در هر قسمت چگالی یکسانی دارند. این با سیالاتی مانند جو یا آب متفاوت است. در جو زمین، هرچه جو از سطح زمین بالاتر باشد، چگالی کمتر است، در حالی که برای مثال، برای آب دریا، هرچه چگالی عمیق‌تر باشد، چگالی بیشتر است. چگالی یک سیال همگن می‌تواند به عوامل محیطی مانند دما و فشار بستگی داشته باشد.

ادامه مطلب