فشار جامدات - مشکلات و راه حل ها
۱. جرم و حجم چهار بلوک زیر برابر است. فشار وارد شده توسط بلوک بر کف کدام کمتر است؟
راه حل
P = F / A
بر اساس این فرمول نتیجه گرفته میشود که فشار (P) با نیرو (F) نسبت مستقیم و با مساحت سطح (A) نسبت معکوس دارد.
هرچه نیرو بزرگتر باشد، فشار بیشتر است. هرچه سطح تماس بزرگتر باشد، فشار کمتر است.
بر اساس تصویر، بزرگترین سطح در تماس با کف، جسم III است، بنابراین فشار جسم III بر کف کمترین مقدار را دارد.
۲. اگر جرم چهار مثلث زیر یکسان باشد، بیشترین فشار وارد بر کف توسط تصویر نشان داده شده است…
راه حل
پ = فا / الف = چ / الف
P = فشار ، F = نیرو ، w = وزن ، A = مساحت سطح
بر اساس این فرمول نتیجه گرفته میشود که فشار (P) با نیرو (F) نسبت مستقیم و با مساحت سطح (A) نسبت معکوس دارد.
هرچه نیرو بزرگتر باشد، فشار بیشتر است . هرچه سطح تماس بزرگتر باشد، فشار کمتر است.
کوچکترین سطح، بیشترین فشار را دارد.
۳. بیشترین فشار توسط تصویر نشان داده شده است…
راه حل
پ = فا / الف = چ / الف
P = فشار ، F = نیرو ، w = وزن ، A = مساحت سطح
بر اساس این فرمول نتیجه گرفته میشود که فشار (P) با نیرو (F) نسبت مستقیم و با مساحت سطح (A) نسبت معکوس دارد.
هرچه نیرو بزرگتر باشد، فشار بیشتر است . هرچه سطح تماس بزرگتر باشد، فشار کمتر است.
کوچکترین سطح، بیشترین فشار را دارد.
۴. نیروی ۵۰۰ نیوتن بر سطحی به مساحت ۲.۵ متر مربع وارد میشود . فشار e را تعیین کنید.
شناخته شده:
نیرو (F) = 500 نیوتن
مساحت سطح (A) = 2.5 متر مربع
مورد نظر: فشار (P)
راه حل :
فشار (P):
P = F / A
پ = ۵۰۰ / ۲.۵
P = 200 نیوتن بر متر مربع
P = 200 پاسکال
۵. جرم یک جعبه = ۷۵ کیلوگرم و شتاب گرانش (g) = ۱۰ متر بر مجذور ثانیه . فشار وارد بر کف را تعیین کنید.
شناخته شده:
جرم (متر) = ۶۰ کیلوگرم
شتاب گرانش (g) = 10 متر بر ثانیه
وزن (w) = میلیگرم = (75 کیلوگرم)(10 متر بر ثانیه ) = 750 کیلوگرم متر بر ثانیه = 750 نیوتن
مساحت سطح (A) = 6 متر ضربدر 5 متر = 30 متر مربع
مورد نیاز: فشار روی زمین
راه حل :
P = F/A = w/A = 750/30 = 25 نیوتن بر متر مربع
۶. جرم یک جعبه ۲۴ کیلوگرم است. شتاب گرانش ۱۰ متر بر مجذور ثانیه است . فشار وارد بر کف را تعیین کنید.
شناخته شده:
جرم (متر) = ۶۰ کیلوگرم
شتاب گرانش (g) = 10 متر بر ثانیه
وزن (w) = میلیگرم = (24 کیلوگرم)(10 متر بر ثانیه ) = 240 کیلوگرم متر بر ثانیه = 240 نیوتن
مساحت سطح (A) = 1 متر ضربدر 0.4 متر مربع = 0.4 متر مربع
مورد نظر: فشار روی زمین
راه حل :
پ = فا / الف = چ / الف
P = فشار ، F = نیرو ، w = وزن ، A = مساحت سطح
فشار وارده بر کف:
P = 240 نیوتن / 0.4 متر مربع = 600 نیوتن بر متر مربع
- فشار در زمینه جامدات چیست؟
- پاسخ: فشار به عنوان نیروی اعمال شده بر واحد سطح تعریف میشود. هنگامی که در مورد جامدات به کار میرود، به نیرویی اطلاق میشود که یک جسم جامد به سطح دیگری وارد میکند تقسیم بر مساحت تماس.
- چگونه سطح تماس بر فشار وارده توسط یک جسم جامد تأثیر میگذارد؟
- پاسخفشار اعمال شده توسط یک جسم جامد با سطح تماس نسبت معکوس دارد. اگر نیرو ثابت بماند، افزایش سطح تماس فشار را کاهش میدهد و کاهش سطح تماس فشار را افزایش میدهد.
- چرا اشیاء تیز مانند سوزن و میخ به راحتی در سطوح نفوذ میکنند؟
- پاسخاشیاء تیز سطح تماس بسیار کمی دارند. وقتی نیرو اعمال میشود، این منجر به فشار زیاد در نوک میشود و نفوذ آن به مواد دیگر را آسانتر میکند.
- کفشهای برفی چگونه از فرو رفتن فرد در برف جلوگیری میکنند؟
- پاسخکفشهای برفی وزن فرد را روی سطح وسیعتری توزیع میکنند و فشار روی برف را کاهش میدهند. این امر از فرو رفتن در برف جلوگیری میکند یا آن را به حداقل میرساند.
- چرا کامیونهای سنگین لاستیکهای بزرگتر و پهنتری نسبت به ماشینهای کوچک دارند؟
- پاسخلاستیکهای بزرگتر و پهنتر، وزن سنگینتر کامیون را در سطح وسیعتری توزیع میکنند و فشار وارده بر جاده را کاهش میدهند. این امر به جلوگیری از آسیب به جاده و ایجاد کشش بهتر کمک میکند.
- فشار چه ارتباطی با عمق در یک ستون از جامد دارد؟
- پاسخبرخلاف سیالات، فشار در جامدات به طور پیوسته و قابل پیشبینی با عمق افزایش نمییابد، تنها به دلیل گرانش. فشار در یک عمق در یک جامد به وزن آن در بالای آن نقطه و خواص ساختاری و مادی جامد بستگی دارد.
- چرا یک کتاب سنگین ممکن است به میز آسیب نرساند اما یک جسم نوکتیز با وزن بسیار کمتر میتواند؟
- پاسخفشار وارده توسط یک جسم تابعی از وزن آن و مساحتی است که آن وزن بر آن توزیع شده است. یک کتاب سنگین وزن خود را در سطح وسیعی توزیع میکند و در نتیجه فشار کمی ایجاد میکند. یک جسم نوکتیز، حتی اگر سبک باشد، نیروی خود را در سطح بسیار کوچکی متمرکز میکند و در نتیجه فشار زیادی ایجاد میکند که میتواند به میز آسیب برساند.
- توزیع فشار در جامدات چگونه بر فونداسیون ساختمان تأثیر میگذارد؟
- پاسخپیهای ساختمان، وزن سازه را در یک منطقه وسیع توزیع میکنند و فشار وارد بر زمین زیرین را کاهش میدهند. توزیع مناسب فشار تضمین میکند که ساختمان به دلیل نشست ناهموار، نشست یا کج نشود.
- چرا کفشهای پاشنه بلند اغلب روی سطوح نرم فرورفتگی ایجاد میکنند؟
- پاسخ: کفشهای پاشنه بلند وزن فرد را روی یک ناحیه بسیار کوچک متمرکز میکنند و منجر به فشار زیاد در نقطه تماس میشوند. روی سطوح نرم، این فشار زیاد میتواند باعث ایجاد فرورفتگی یا رد پا شود.
- اگر دستتان را به دیوار فشار دهید، چرا مانند فشار دادن یک ماده نرم، در دیوار فرو نمیرود؟
- پاسخخواص ساختاری و مصالح دیوار، حتی زمانی که نیرویی (دست شما) اعمال میشود، در برابر تغییر شکل مقاومت میکند. در حالی که فشاری از دست شما به دیوار وارد میشود، مصالح دیوار به اندازه کافی محکم و سفت هستند که در برابر فشار مقاومت کنند و از فرو رفتن دست شما جلوگیری کنند.
