مراجعة كتاب نيوتن فى الفيزياء للصف الثالث الثانوى 2023

المائع :كل مادة قابلة للانسياب و لاتتخذ شكلا محددا مثل السوائل والغازات

الكثافة Sad

-ρ) هى كتلة وحدة الحجوم من المادة
وحدة القياس : كجم / م3 (kg/m3 )

اسباب اختلاف الكثافة من عنصر لاخر
1-التغير فى الوزن الذرى
2- الاختلاف فى المسافات البينية بين الذرات او الجزيئات

الكثافة النسبية لمادة ( الوزن النوعى ) :هى النسبة بين كثافة المادة الى كثافة الماء فى نفس درجة الحرارة

الكثافة النسبية لمادة= كثافة المادة فى درجة حرارة معينة
كثافة الماء فى نفس درجة الحرارة

ويمكن كذلك تعريف الكثافة النسبية لمادة

2- النسبة بين كتلة حجم معين من المادة الى كتلة نفس الحجم من الماء فى نفس درجة الحرارة
الكثافة النسبية لمادة= كتلةحجم معين من المادة فى درجة حرارة معينة
كتلة نفس الحجم من الماء فى نفس درجة الحرارة

3- النسبة بين وزن حجم معين من المادة الى وزن نفس الحجم من الماء فى نفس درجة الحرارة
الكثافة النسبية لمادة= وزن حجم معين من المادة فى درجة حرارة معينة
وزن نفس الحجم من الماء فى نفس درجة الحرارة
ملاحظات :-
1- الكثافة صفة مميزة للمادة

لأنها تعتمد على كتلة وحدة الحجوم ، ولا يوجد مادتان لهما نفس الكثافة.
2- الكثافة تعتمد على درجة الحرارة

لأن درجة الحرارة تغير من حجم الجسم والكثافة تعتمد على الحجم.
3- الكثافة النسبية ليس لها وحدات

لأنها نسبة بين كميتين متماثلتين.
4- كثافة المادة = الكثافة النسبية عدديا وذلك عندما تكون وحدات قياس الكثافة جم /سم3
كثافة المادة (جم/سم3) = الكثافة النسبية × 1 (كثافة الماء بوحدة جم/سم3)
كثافة المادة (كجم/م3) = الكثافة النسبية × 1000 (كثافة الماء بوحدة كجم/م3)
ما المقصود بقولنا :
كثافة مادة =3000 kg/ m 3
:ج: اى ان كتلة وحدة الحجوم من المادة = 3000 kg
الكثافة النسبية لمادة =3
ج: اى ان النسبة بين كثافة المادة الى كثافة الماء فى نفس درجة الحرارة =3

تطبيقات على الكثافة:
1-الاستدلال على مدى شحن البطارية
-قياس كثافة المحلول الا لكتروليتى ببطارية السيارة فعندما تفرغ الشحنة الكهربية من البطارية تقل كثافة المحلول الالكتروليتى نتيجة استهلاك حمض الكبريتيك فى تفاعلة مع الواح الرصاص وتكوين كبريتات رصاص وعند اعادة شحن البطارية تتحرر الكبريتات من ألواح الرصاص وتعود للمحلول مرة اخرى فتزيد كثافتة
2-فى العلوم الطبية
أ-قياس كثافة البول : كثافة البول المعتادة في الشخص السليم 1020 kg/m3 وبعض الامراض تؤدى الى زيادة فى إفراز الأملاح ويؤدى ذلك إلى زيادة في كثافة البول
ب- كثافة الدم : كثافة الدم فى الحالة الطبيعية ما بين 1040إلى 1060 kg/m3 فإذا زادت دل ذلك على زيادة تركيز خلايا الدم واذا قلت دل ذلك على ان تركيز خلايا الدم قل وهذا يشير الى مرض فقر الدم (الانيميا)

ملاحظات عند حل المسائل
1- عند خلط مادتين اوكثر(بدون انكماش ) فان :-
m = m1 + m2 + m3
ρVol = ρ 1(Vol)1 + ρ 2(Vol)2 + ρ 3(Vol)3
2- عند خلط مادتين وحدث انكماش ويراد حساب نسبة الانكماش :-
*نحسب اولا الحجم بدون انكماش للخليط
Vol = (Vol)1 + (Vol)2 خليط بدون انكماش
*نحسب بعد ذلك الحجم بعد الانكماش Vol
m = m1 + m2 + m3
ρVol = ρ 1(Vol)1 + ρ 2(Vol)2 + ρ 3(Vol)3 خليط
*نحسب مقدار الانكماش Vol∆
Vol = (Vol) - (Vol) ∆

*نحسب نسبة الانكماش
Vol∆
نسبة الانكماش = ــــــــــــــــــــــــــ × 100
Vol(بدون انكماش)
فى اللبن الدسم نجد ان :-
m = m1 + m2
القشدة اللبن فقط اللبن الدسم
ملحوظة 4% من اللبن الدسم قشدة اى ان حجم القشدة = 0.04 × حجم اللبن باللتر × 10-3
4-فى مسائل المحلول الملحى :- نجد ان :-
m = m1 + m2
الماء الملح فقط محلول

5- كثافة المادة( كجم/م3 ) = الكثافة النسبية لمادة × 1000 (كثافة الماء بوحدة كجم/م3)
6-كثافة المادة (جم/سم3) = الكثافة النسبية × 1 (كثافة الماء بوحدة جم/سم3)

× 10-3
7- للتحويل من لتر م 3
الضغط

الضغط عند نقطة : هو القوة المتوسطة المؤثرة عمودياً على وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة

س : ما معنى قولنا ان الضغط عند نقطة = 80 N/m2 ؟
جـ - اى ان القوة المتوسطة المؤثرة عمودياً على وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطةتساوى 80 N

ملاحظات
1) الضغط الناشئ عن جسم صلب

يتناسب الضغط مع المساحة عكسياً .
أ – سن ابرة الحياكة مدبب ( علل )
حيث المساحة تكون صغيرة فيزداد الضغط ويسهل اختراقها للملابس
ب- إطار سيارات النقل عريض ( علل )
حيث المساحة تكون كبيرة فيقل الضغط ويسهل تحمل اوزان ثقيلة

الضغط عند نقطة فى باطن سائل :

يتعين الضغط من العلاقة

واذا كان السائل معرض للهواء الجوى يكون :

اثبت ان P = h ρ g

نفرض لوح افقى مساحتة A على عمق h من سطح سائل كثافتة P
تكون القوة المؤثرة على اللوح A = وزن السائل الموجود فوق السطح A
حيث

ملحوظة
اذا كان السائل معرض للهواء يكون الضغط الكلى

ملاحظات :
1)العوامل التى يتوقف عليها الضغط عند نقطة فى باطن سائل هى:-
أ – عمق النقطة ب - كثافة السائل جـ - عجلة الجاذبية
2- الضغط عند جميع نقاط المستوى الافقى الواحد فى السائل المتجانس متساوى ( علل )
لان الضغط يتعين من العلاقة P = h ρ g
والنقاط فى مستوى واحد لهما نفس العمق h والسائل لة نفس الكثافة فيصبح الضغط متساوى .

3- لرسم العلاقة بين الضغط والعمق لنقطة فى باطن سائل .

العلاقة : P = h ρ g العلاقة

الميل Slope = = ρ g الميل Slope = = ρ g

4 – يكون الضغط عند نقطة فى باطن إناء نهاية عظمى عندما يكون الاناء مفتوح
5- فرق الضغط بين نقطتين فى باطن سائل = صفر عندما تكون النقطتين فى مستوى افقى واحد .

6- فى الشكل المقابل نجد ان :-
أ – المخبارA مغلق لان الخط مستقيم يمر بنقطة
الاصل حيث عند سطح الماء يكون
صفر = h و يكون الضغط = صفر
والمخبار B مفتوح لان الخط المستقيم يقطع محور الصادات
عند النقطة C وهى تمثل الضغط الجوى

ب – السائل A اكبر كثافة لان ميل A اكبرمن B حيث ρ g= Slope =

7 – لرسم علاقةبين الضغط الواقع على نقطة فى باطن
عدة سوائل مختلفة فى الكثافة وعمق النقطة نجد ان :
السائل C لة كثافة اكبر من B اكبر من A

8- فى جسم الانسان لحساب ضغط الدم عند نقطة فى :- - فى القدم P = P + h ρ g
حيث P ضغط الدم الخارج من القلب
h ρ g ضغط عمود الدم الذى طوله بين القلب والقدم

- فى الدماغ P = P - h ρ g
حيث P ضغط الدم الخارج من القلب
h ρ g ضغط عمود الدم الذى طوله بين القلب و الدماغ

9 -

10 – تبنى السدود بحيث تكون عريضة من اسفل ( علل )
لتتحمل الضغوط العالية لزيادة العمق حيث P = h ρ g

ملاحظات عند حل المسائل :

1- لحساب اكبر ضغط لمتوازى مستطيلات يوضع على
الوجة الذى لة اقل مساحة

2- لحساب اقل ضغط لمتوازى مستطيلات يوضع
على الوجة الذى لة اكبر مساحة

3- لحساب الضغط الكلى الواقع على غواصة فى ماء البحر يساوى ضغط السائل فقط P = h ρ g
ولا نضيف الضغط الجوى لان الضغط داخل الغواصة يعادل الضغط الجوى

4 -اذا كان هناك نقطة فى باطن عدة سوائل ويراد حساب ضغط السائل فقط
( الاناء مفتوح )

لحساب الضغط الكلى

5 - لحساب فرق الضغط بين نقطتين فاننا نحسب ضغط السائل الموجود بين النقطتين P = h p g ∆

6- لحساب الضغط على جانب راسى موضوع فى سائل فاننا نقيس العمق من سطح السائل الى منتصف اللوح الراسى .

7- اذا كانت القوة المؤثرة على السطح مائلة بزاوية Ө فاننا ناخذ فقط المركبة العمودية مثال :-

اتزان السوائل فى الانبوبة ذات الشعبتين
الوظيفة : -
1- تعيين الكثافة النسبية لسائل باستخدام الماء
2- تعيين كثافة سائل باستخدام سائل أخر معلوم الكثافة .
س : كيف يمكن تعيين كثافة سائل ( زيت ) بمعلومية
كثافة اخر لا يمتزج معه ( ماء )
1 – نضيف كمية من الماء فى الانبوبة
فيأخذ الماءمستوى افقى فىالفرعين .
2- ناخذ سطح فاصل بين الماء والزيت
فيصبح .
P1 = P2
h1 ρ 1 g + Pa = h2 ρ 2 g + Pa
h1 ρ 1 = h2 ρ 2

ويصبح ρ 2 =

بمعلومية كل من h1 و h2 و ρ 1 يمكن تعيين كثافة الزيت ρ 2
س كيف يمكن تعيين كثا فة الكحول با ستخدام الماء (تعيين كثافة سائل يمتزج مع سائل اخر معلوم الكثافة)
1- نستعين بسا ئل لا يمتزج مع السا ئلين (الكحول والماء)
وهو الزئبق.
2- نضيف احد السائلين وليكن الماء فى احد
الفرعين فنجدان الزئبق يرتفع فى
الفرع الاخر .
3- نضيف السا ئل الاخر وليكن الكحول فى
الفرع الذى ارتفع فيه الزئبق حتى يهبط سطح
الز ئبق ويا خذ الزئبق مستوى افقى فى الفرعين .
نا خذ سطح فا صل بين الزئبق وكل من
السا ئلين ويصبح p1= p2
h1 ρ 1g + pa = h2 ρ 2g + pa
h1 ρ 1 = h2 ρ 2
بمعلومية كل من h1 و h2 و ρ 1 يمكن تعيين كثافة الزيت ρ 2

ملاحظات عند حل المسائل

1- عند اتزان السائل فى الفرعين يكون h1 ρ 1 = h2 ρ 2
2- اذا كانت الانبوبة منتظمة المقطع وانخفض سطح السائل فى احد الفرعين بمقدار d فانة يرتفع فى الفرع الاخر بمقدار d ويكون ارتفاع السائل فوق السطح الفاصل
= مقدار الارتفاع + مقدار الانخفاض = 2d = d + d
3- اذا كانت الانبوبة غير منتظمة المقطع فإن حجم السائل المنخفض = حجم السائل المرتفع .
مساحة مقطع الفرع الاول× ارتفاع الجزء المنخفض = مساحة مقطع الفرع الثانى × ارتفاع الجزء المرتفع
A 1 × h1 = A 2 × h2
4- انبوبة غير منتظمةالمقطع بحيث مساحة مقطع احد فرعيها ضعف مساحة المقطع الاخر فإذا انخفض السائل فى الفرع المتسع بمقدار d فإنة يرتفع فى الفرع الضيق بمقدار 2d
ويكون ارتفاع السائل فوق السطح الفاصل
= مقدار الارتفاع + مقدار الانخفاض = 3d = d +2d
5- انبوبة غير منتظمة المقطع بحيث مساحة احد فرعيها ضعف مساحة المقطع الاخر فإذا انخفض السائل فى الفرع الضيق بمقدار d فإنة يرتفع الفرع الواسع بمقدار d 0.5
ويكون ارتفاع السائل فوق السطح الفاصل
= مقدار الارتفاع + مقدار الانخفاض = d + d 0.5 = 1.5 d
6-يمكن تعريف الكثافة النسبية على انها النسبة بين ارتفاع الماء فوق السطح الفاصل الى ارتفاع السائل فوق نفس السطح فى الانبوبة ذات الشعبتين

- تحويلات الضغط :

الضغط الجوى المعتاد يساوى

1) 1.013 ×105 نيوتين / م 2 او بسكال او جول / م3 او كجم م -1 ث-2
2) 1.013 بار Bar
3) O.76 م زئبق m.Hg
4) 76 سم زئبق Cm.Hg
5) 760 مم زئبق = تور Torr = m.mHg
6) واحد ضغط جوى او 1 a t m
للتحويل من :-

الصغط الجوى

هو وزن عمود من الهواء الجوى مساحة مقطعة الوحدة وارتفاعة من سطح البحرحتى قمة الغلاف الجوى .
ويكافئ الضغط الناشئ عن عمود من الزئبق مساحة مقطعة الوحدة وارتفاعة 76 سم

البارومتر
الوظيفة :
1) قياس الضغط الجوى 2) قياس ارتفاع المبانى
الفكرة العلمية :
النقاط التى تقع فى مستوى افقى واحد لها نفس الضغط - الضغط عند نقطة فى باطن سائل
تركيب واستخدام البارومتر ( بارومتر تورشيللى )
* نأخذ انبوبة طولها متر (100 سم )
نملأها زئبق ثم ننكسها فى حوض بة زئبق
*نجد ان الزئبق ينخفض فى الانبوبة
بحيث يكون ارتفاع الزئبق العمودى 76 سم .
*نأخذ نقطتين B . A فى مستوى افقى
واحد بحيث تكون A خارج الانبوبة
والنقطة B داخل الانبوبة فيصبح
PA = PB
Pa = h ρ g
وحيث ان كثافةالزئبق kg / m3 13595
وعجلة الجاذبية الارضية 9.8 m /S2
Pa = 76 × 10-2 × 13595 × 9.8 = 1.013 × 105 N/ m2

ملاحظات :

1) ارتفاع الزئبق الرأسى داخل الانبوبة فوق مستوى السطح الخالص للزئبق فى الحوض يظل ثابتاً مهما كانت الانبوبة مائلة

2) كلما ارتفعنا الى اعلى يقل الضغط الجوى لان طول عمود الهواء يقل .

3) اذا اخذنا البارومتر لقمة جبل فإن قراءتة تقل لان الضغط الجوى يقل .

4) يفضل استخدام الزئبق فى البارومتر ( علل )
لان كثافة الزئبق كبيرة فيكون ارتفاعة داخل الانبوبة مناسب – ضغط بخار الزئبق فى الحالة العادية = صفر تقريباً وبالتالى يصبح ضغط فراغ تورشيللى منعدماً –
لا يلتصق الزئبق بجدار الانبوبة .

5) لا يتأثر ارتفاع الزئبق فى الانبوبة بمساحة مقطع الانبوبة ( علل )
لان الضغط هو القوة المؤثرةعموديا على وحدة المساحات .

6) قد يختفى فراغ تورشيللى فى البارومتر ( علل )
لان الانبوبة يكون طولها 76 سم او ان الانبوبة مائلة بحيث يكون ارتفاعها الراسى 76سم أو اقل .

7- عند ثقب الانبوبة البارومترية فا ن الزئبق يهبط ليصبح فى مستو افقى مع الزئبق فى الحوض

8-لا يشعر الانسان بالضغط الجوى (علل)
لحدوث اتزان بين ضغط السوائل والغازات داخل الجسم مع الضغط الجوى .

استخدام البارومتر فى قياس ارتفاع المبانى :

1- نقيس الضغط عند قمة المبنى وليكن
( P2) حيث P2 = Pa .

2- تقيس الضغط الجوى عند اسفل المبنى وليكن
(P1 ) حيث P1 = Pa + hρg

ويصبح P1 – P2 = Pa + h ρ g – Pa

P1 - P2 = hρg

وبمعلومية كثافة الهواء يمكن حساب h .

ويلاحظ ان وحدات الضغط يجب ان تكون متكافئة .

المانومتر

الوظيفة:
قياس ضغط غاز محبوس او فرق ضغط غاز محبوس
الفكرة العلمية:
النقا ط التى تقع فى مستوى افقى واحد لها نفس الضغط _ الضغط عند نقطة فى باطن سا ئل

لحساب ضغط الغاز المحبوس فإن لحساب ضغط الغاز المحبوس فإن
P2 = P1 P2 = P1
Pa + hρg = P Pa = hρg + P
hρg + Pa = P hρg ـ Pa = P
لحساب فرق ضغط الغاز المحبوس فإن لحساب ضغط الغاز المحبوس فإن
Pa + P = ΔP Pa ـ P = ΔP
hρg = ΔP hρg- = ΔP
نلاحظانالاشارةالسالبةتدلعلىانخفاضالسائلفىالفرعالخالص

اذا كان المانومتر زئبقى فقط ( اى يحتوى على زئبق فقط )
h + Pa = P h ـ Pa = P
سم سم زئبق سم زئبق سم سم زئبق سم زئبق
مم مم زئبق مم زئبق مم مم زئبق مم زئبق
م م زئبق م زئبق م م زئبق م زئبق
لحساب فرق ضغط الغاز المحبوس فإن لحساب فرق ضغط الغاز المحبوس فإن
h + = ΔP h- = ΔP
سم سم زئبق سم سم زئبق
مم مم زئبق مم مم زئبق
م م زئبق م م زئبق
ملاحظات هامه
1- يستخدم الماء فى المانومتر عند قياس ضغط محبوس صغير او فرق ضغط غاز محبوس صغير حيث كثافة الماء صغيره فيكون فرق ارتفاع الماء فى المانومتر واضحا ويسهل قياسة( كبير نسبيا )
2- يستخدم الزئبق فى المانومتر عند قياس ضغط محبوس كبيراو فرق ضغط غاز محبوس كبير حيث كثافة الزئبق كبيرة فيكون فرق ارتفاع الزئبق فى المانومتر واضحاً ويسهل قياسة ( صغيرة نسبياً )
3- قرءاة المانومتر تعنى فرق ارتفاعى السائل فى فرعى المانومتر
تطبيقات الضغط :

قياس ضغط الدم فى الانسان
حيث الضغط الانقباضى فى الشخص السليم 120 Torr والضغط الانبساطى 80 Torr .
الضغط الانقباضى :
هو اقصى ضغط للدم فى الشريان عند انقباض عضلة القلب ويساوى 120تور
الضغط الانبساطى :
هو اقل ضغط للدم فى الشريان عند انقباض عضلة القلب ويساوى 80تور

2- قياس ضغط الهواء داخل اطار السيارة
حيث اذا كان ضغط الهواء داخل الاطار منخفض لزيادة مساحة التماس بين الاطار والطريق فتزداد قوى الاحتكاك ويسخن الاطار .

س : ما معنى قولنا ان :
1) الضغط الجوى عند سطح البحر = 1.013 بار
اى ان وزن عمود الهواء فوق وحدة المساحات من سطح البحر وارتفاعة حتى قمة الغلاف الجوى
= 1.013 × 105 نيوتن
2) فرق ضغط غاز محبوس = 4 atm
اى ان ضغط الغاز المحبوس = 5 atm
3) ضغط غاز محبوس = 3 atm
اى ان القوة المتوسطة المؤثرة عموديا على وحدة المساحات من الاطار = 1.013 × 105نيوتن
4) ضغط الدم لشخص =
اى ان النسبة بين الضغط الانقباضى الى الضغط الانبساطى لهذا الشخص =
س : ماذا يحدث لقراءة مانومتر عند وضع المانومتر على قمة جبل ؟
تزداد قراءة المانومتر وذلك لنقص الضغط الجوى حيث P = Pa + h وضغط الغاز المحبوس ثابت .
لاحظ ان قراءة المانومتر هو فرق ارتفاعى الزئبق فى فرعى المانومتر (h )
س : ماذا يحدث لقراءة مانومتر عند استبدال الزئبق فى المانومتر بالماء ولماذا؟
تزداد قراءة المانومتر لان كثافة الماء اقل من كثافة الزئبق والكثافة تتناسب عكسيا مع الارتفاع اما ضغط الغاز المحبوس يظل ثابت .
قاعدة باسكال
اذا اثر ضغط على سائل محبوس فى اناء فإن الضغط ينتقل بتمامة الى جميع اجزاء السائل والى جدران الاناء الحاوى لة .
اهم تطبيقاتها : المكبس الهيدروليكى – فرامل السيارة .
المكبس الهيدروليكى .
الوظبفة : رفع اثقال كبيرة باستخدام قوة صغيرة .
التركيب : انبوبة من الصلب ذات شعبتين
غير منتظمة المقطع تحتوى
على سائل لا يحتوى على فقاعات .

عند حدوث اتزان : فان الضغط اسفل المكبس الصغير = الضغط اسفل المكبس الكبير حيث
P1 = P2

الفائدة الالية للمكبس (η)
هى النسبة بين القوة المؤثرة على المكبس الكبير الى القوة المؤثرة على المكبس الصغير

ملاحظات
1) المكبس لا يستخدم فى مضاعفة الطاقة لان الشغل عند المكبس الكبير = الشغل عند المكبس الصغير .

2) المسافة التى يتحركها المكبس الصغير اكبر من المسافة التى يتحركها المكبس الكبير .
3) سرعة المكبس الصغير اكبر من سرعة المكبس الكبير .
4) تخضع السوائل لقاعدة بسكال ( علل ) لان السوائل غير قابلة للانضغاط .
5) لا يمكن تطبيق قاعدة باسكال على الغازات( علل ) لان الغازات قابلة للانضغاط .
6) لا تصل كفاءة اى مكبس هيدروليكى الى 100% ( علل )
لوجود قوى احتكاك بين المكبس وجدران الانبوبة وكذلك لوجود فقاعات غازية فى السائل المستخدم تستهلك شغلاً فى تقليل حجمها .
7) يستطيع المكبس الهيدروليكى ان يرفع اثقال كبيرة باستخدام قوة صغيرة عند المكبس الصغير ( علل )
لان الضغط ينتقل بتمامة الى جميع اجزاء السائل وحيث ان
وحيث ان ِA اكبر من a فيصبح F اكبر من f .

ملاحظات عند حل المسائل :
1
) اذا كان المطلوب اكبر كتلة يمكن رفعها يعنى المطلوب
القوة اللازم التأثير بها على المكبس يعنى المطلوب
2) اذا كان المكبس فى حالة عدم اتزان يكون

3) اذا كانت كفاءة المكبس مثلاً 80 % ( اقل من 100 % ) .

فإن اى ان

4) اذا كان المكبس لة اكثر من فرعين فإن :

حيث A هى مجموع مساحتى مقطع الفرعين الموضوع
فوقهما الجسم المراد رفعه .

5) مكبسان متصلان ببعضهما تكون كفاءة المكبس.

قاعدة ارشميدس

الجسم المغمور كليا او جزئيا فى مائع يتاثر بقوة دفع من اسفل الى اعلى تساوى وزن السائل المزاح
الصيغة الرياضية :-
Fb=mLg Fb = ρL vL g Fb=(Fg) L
حيث ρL كثافة السائل
vL حجم الجزء المغمور من الجسم فى السائل ويساوى حجم السائل المزاح بواسطة الجسم
g عجلة الجاذبية الارضية
س اثبت ان قوة الدفع = وزن السائل المزاح Fb = ρL vL g

نتصور وجود حجم من السائل vL على شكل متوازى مستطيلات مساحة مقطعه A وارتفاعة h وحيث ان السائل ساكن فان متوازى المستطيلات فى حالة اتزان تحت تاثير عدة قوى وهى :-

1- قوى افقية يلاشى بعضها بعضا لان كل قوتين متقابلتين متساويتان فى المقدار ومتضادتين فى الاتجاه .
2- قوى راسية وهى :-
أ- قوة وزن السائل واتجاهها لاسفل (1) (Fg) L = ρL vL g
ب- قوة دفع الى اعلى تنتج من فرق الضغط على السطحين السفلى والعلوى
لهذا الحجم من متوازى المستطيلات
A ×Fb =∆p
ولكن ρ g (h1 – h2 )= ρ g h2 - ρ g P = P1 - P2 = h1∆
ولكن h = h1- h2
ويصبح P = h ρ g ∆
وبالتعويض A ×Fb = h ρ g
ولكن Ah=vL
ويصبح ( 2) Fb = ρL vL g
من (1) و ( 2) ينتج ان Fb = (Fg) L

استنتج ان القوة المحصلة المؤثرة على جسم مغمور فى سائل يتعين من العلاقة ":-
F = vL ( ρL – ρS ) g
يكتب الاثبات السابق ثم نكمل الاتى :-
اذا استبدلنا متوازى المستطيلات باخر من مادة صلبه لها نفس الشكل والحجم وكثافته ρS فيصبح الجسم متاثرا بقوتين وزنه (Fg)s الى اسفل وقوة دفع السائل لاعلى Fb
F = Fb - (Fg)s
ρs vsg - F = ρL vL g
ولكن v L = v s لان الجسم مغمور
ρs) vL g -F = (ρL

حالات الجسم المغمور فى السائل

قانون الطفو (قاعدة الطفو) :-
قوة دفع سائل لجسم طافى = وزن الجسم الطافى كله
Fb = (Fg)s mLg = m s g ρ Lv L = ρ s v s
حيث :-
m s كتلة الجسم ρ s كثافة الجسم mL كتلة السائل المزاح v s حجم الجسم كله ρ L كثافة السائل
v L حجم السائل المزاح ويساوى حجم الجزء المغمور من الجسم

تطبيقات قاعدة الطفو :-
1-العلاج بالماء
بعض المرضى الذين يعانون من مشكلة فى رفع او تحريك اطرافهم بسب ضرر او مرض بالعضلات او المفاصل يتم غمر جسم المريض فى الماء فينعدم وزن الجسم تقريبا وبالتالى تقل القوة اللازمة لتحريك الاطراف واداء التمرينات الرياضية .
2- تجارب انعدام الوزن
تجرى هذة التجارب فى حاويات مملوءة بسائل حيث يضبط تركيزه بحيث تتزن قوة دفع السائل مع وزن الجسم
3- طفو وغوص الغواصه والاسماك
- تطفو الغواصة عندما يمتلىء الفراغ بداخلها بالهواء ثم تغوص عندما يمتلىء هذا الفراغ بالماء
- تحتوى الاسماك على مثانه هوائية تملؤها بالهواء لتساعدها على الطفو ثم تفرغها من الهواء لتساعدها على الغوص
4- الغواص تحت الماء
- يتنفس الغواص هواء مضغوطا عند الغطس الى اعماق قليلة (علل) حتى يتعادل الضغط على رئتيه مع الضغط الخارجى (ضغط ماء البحر او النهر )
- يغير الغواص الضغط فى السترة التى يرتديها عند الغطس الى اعماق كبيرة (علل) ليتحكم فى قوة الطفو .

ملاحظات هامة :-
1-من المعادلة السابقة نجد ان :-

الكثافة النسبية لجسم :-
هى النسبة بين حجم الجزء المغمور من الجسم فى الماء الى حجم الجسم كله
مثال:- جسم ينغمر ⅔ حجمه فى الماء تكون كثافته النسبية = ⅔
جسم يطفو ⅜ حجمه فوق الماء تكون كثافته النسبية = ⅝
اى ان حجم الجزء المغمور من الجسم فى الماء تساوى كثافة الجسم النسبية

2- عند انتقال سفينة من ماء البحر الى ماء النهر فان:
- قوة الدفع لاتتغير لان قوة الدفع = وزن الجسم الطافى وهو وزن السفينة الذى لم يتغير
- حجم الجزء المغمور يزداد لان كثافة ماء البحر اكبر من كثافة ماء النهر
-اى ان حجم الجزء المغمور من السفينة فى ماء البحر اقل من
حجم الجزء المغمور فى ماء النهر

3- السباحة فى ماء النهر اسهل من السباحة فى ماء النهر
لان كثافة ماء البحر اكبر من كثافة ماء النهر فيصبح حجم الجزء المغمور من الجسم فى ماء البحر اقل من
حجم الجزء المغمور فى ماء النهر

4- تطفو السفينة المصنوعة من الحديد بينما يغوص المسمار الحديد
لانه فى حالة السفينة يكون وزن السائل المزاح اكبر من وزن السفينة اما فى حالة المسمار يكون وزن المسمار اكبر من وزن السائل المزاح

5- يظل وزن اناء مملوء بالماء كما هو عند طفو قطعة من الفلين فوقه بينما يزداد وزنه عند وضع قطعة نقود فيه
لانه فى حالة قطعة الفلين يكون وزن السائل المزاح = وزن قطعة الفلين فيظل وزن الاناء ثابت اما فى حالة قطعة النقود يكون وزن قطعة النقود اكبر من وزن السائل المزاح

6- يمكن تعريف الكثافة النسبية كما يلى :-
-الكثافة النسبية لجسم :- النسبة بين وزن الجسم فى الهواء الى قوة دفع الماء عندما يغمر الجسم فيه
- الكثافة النسبية لجسم :- النسبة بين حجم الجزء المغمور من الجسم فى الماء الى حجم الجسم كله
- الكثافة النسبية لسائل : النسبه بين قوة الدفع على جسم مغمور فى سائل الى قوة الدفع على نفس الجسم وهو مغمور فى الماء

ملاحظات عند حل المسائل
اولا الجسم الطافى

1- عند طفو الجسم فوق سائل نطبق قانون الطفو كالتالى :-
Fb = (Fg)s mLg = m s g ρ Lv L = ρ s v s

2-لحساب حجم الجزء الطافى :-
VL = VS - VL
ويصبح نسبة حجم الجزء الطافى

3-لحساب عمق الجزء المغمورh
VL = A h
حيث A مساحة قاعدة الجسم
4- اذا طفا جسم فوق عدة سوائل فيصبح :-
Fb1 + Fb2 = (Fg)s ρL1vL1 + ρL2vL2 = ρ s v s
ρL1 A1 h1 + ρL2 A2 h2 = ρ s A h

واذا كان الجسم منتظم المقطع فيصبح ρL1h1 + ρL2 h2 = ρ sh
5- اذا وضع جسم فوق جسم اخر طاف فان
Fb = (Fg)s + F ρ Lv L = ρ s v s + m
6- لحساب اقل قوة تلزم لغمر جسم طاف
Fb = (Fg)s + F ρ Lv Lg = ρ s v s g + F
حيث v L = v s

7- فى مسائل قوة الشد

ثانيا :-الجسم المعلق
8- الجسم المعلق (مثل الجسم الطافى )
Fb = (Fg)s mL g = ms g ρLvL = ρs vs
ولكن حجم الجزء المغمور = حجم الجسم كله حيث v L = v s

9- اذا تعلق الجسم فى عدة سوائل مختلفة فان :-

ثالثا:-الجسم المغمور( الغائص )
10- الوزن الظاهرى هو وزن الجسم وهو مغمور فى السائل وتصبح قوة الدفع
Fb = (Fg)s - (Fg)s
ρLvL = ms - ms
ρLvL = ρs vs + ms
حيث حجم الجزء المغمور = حجم الجسم كله حيث vL = v s
رابعا :- الجسم المجوف :-
عامة اذا تعلق جسم مصمت فى سائل فان كثافة السائل = كثافة الجسم
واذا كان الجسم اجوف وتعلق فى السائل فيكون كثافة الجسم اكبر من كثافة السائل مثل تعلق كرة حديد فى الماء
11- لمعرف اذا كان الجسم مجوف ام مصمت
نحسب اولا حجم الجسم فقط (بدون تجويف) vs

نحسب ثانيا حجم المادة + التجويف vL ( حجم السائل الذى يزيحه الجسم عندما يكون مغمور كليا فى السائل)
وفى هذه الحالة يحتمل ان يكون الجسم

لحساب حجم التجويف vspace
vspace = vL - vs
خامسا :- فى مسائل البالون :-
12- يتاثر البالون بقوتين هى قوة دفع الهواء الى اعلى وقوة وزن البالون وعندما يرتفع البالون تكون قوة الدفع اكبر من وزن البالون وتعين قوة الرفع من العلاقة :-
FL = Fb - (Fg)s
= ρLvLg - (ms+m )g FL
= ρLvLg - (ρs vs +m )g FL
ρL كثافة الهواء vL حجم الهواء المزاح = حجم البالون = حجم الغاز داخل البالون vs
ρs كثافة الغاز الموجود داخل البالون m كتلة البالون بدون غاز .

13- لتعيين العجلة التى يتحرك بها البالون

يتوقف البالون عن الارتفاع عندما تتساوى قوة الدفع وقوة الوزن
14- اكبر كتلة يمكن رفعها تتعين من العلاقة :- m g = FL

سادسا :- حالات اخرى
15- النقص فى الوزن = قوة الدفع
التغير فى الوزن = الفرق بين قوتى دفع الهواء فى ظروف مختلفة من الحرارة اوالضغط
16- عند وضع وزن اضافى فان :-
الزيادة فى الوزن = الزيادة فى قوة دفع السائل
Fb ∆= (Fg)s∆
17-سفينة تنتقل من ماء البحر الى ماء النهر والمطلوب وزن البضائع التى تفرغ ليظل حجم الجزء المغمور من السفينة ثابتا
F = Fb1 - Fb2 وزن البضائع
نهر بحر

اسئلة محلولة

1-علقت كرة جوفاء من النحاس اسفل سطح الماء فى اناء. وضح مع التعليل ماذا يحدث لوضع الكرة فى الاناء اذا انتقل الاناء من سطح الارض الى سطح القمر
الحل لايتاثر وضع الكرة لان الكرة متزنة تحت تاثير وزنها لاسفل وقوة دفع الماء عليها
mL = ms mL g = ms g Fb = (Fg)s
وحيث ان الكتل لا تتغير بتغير المكان فلا يحدث تغير

2-فى ضوء قاعدة ارشميدس اشرح ماذا يحدث عند :
أ- انصهار مكعب من الثلج فى اناء مملوء بالماء
ب- عندما ينصهر مكعب الثلج فى اناء مملوء حيث تم ربط مكعب الثلج بخيط وغمر كليا فى الماء (مع اهمال حجم الخيط المربوط به مكعب الثلج 0
الحل

3- وضع كاس عميق مملوء الى حافته بالماء على ميزان ثم غمر فيه جسم معلق بخيط طويل بحيث لا يلامس القاع فازاح حجما من الماء لاعلى وانسكب خارج الكاس بحيث ظل سطح الاناء عند الحافة فاذا جفف الماء المنسكب . قارن بين قراءة الميزان قبل غمر الجسم وبعده فى حالة ما اذا كان الجسم مصنوع من الخشب مرة ومن الحديدة مرة اخرى حيث كثافة الحديد اكبر منها فى الماء اكبر منها فى الخشب

4- ايهما اكبر الوزن الظاهرى لجسم يغمر فى الماء(m3/1000kg) ام الوزن الظاهرى لنفس الجسم عند غمره فى الزيت (m3/600kg)
لحل الوزن الظاهرى فى الزيت اكبر لانه من العلاقة (Fg)s = (Fg)s - Fb
قوة دفع الزيت الجسم اقل من قوة دفع الماء للجسم لان كثافة الزيت اقل من كثافة الماء

5- ماذا يحدث لسرعة انتشار موجة فى وتر مشدود بثقل مغمور فى الماء اذا غمر الثقل فى الزيت
لحل سرعة انتشار الموجة
6- قطعة خشب وقطعة حديد علقتا كل منهما فى ميزان زبركى فكان وزنهما متساوى فى تماما قارن بين الكتلة الحقيقية للخشب والحديدفى حالة عدم اهمال قوة دفع الهواء .

لحل
7- قطعتان من الحديد والالمونيوم متساويتان فى الحجم غمرتا فى الماء فاذا كانت كثافة الحديد اكبر من كثافة الالمنيوم قارن بين النقص فى وزن قطعة الحديد والالمونيوم
لحل

8- اناء تطفو عليه قطعة من الخشب وعليها قطعة من الحديد مصمته فاذا سقطت قطعة الحديد فى الماء وضح ماذا يحدث لارتفاع الماء فى الاناء بعد سقوطها
لحل

9-قطعتان من الخشب لهما نفس الحجم الاولى تطفو فوق سطح الماء(m3/1000kg) والاخرى تطفو فوق سطح الزيت(m3/600kg) قارن بين
أ- قوة دفع الماء وقوة دفع الزيت لقطعة الخشب
ب-حجم الماء المزاح وحجم الزيت المزاح
ج- كتلة الماء المزاحه وكتلة الزيت المزاحه
د- القوة اللازمة لغمر قطعة الخشب بالكامل فى الماء وفى الزيت
لحل

10- - قطعتان من الحديد والالمونيوم متساويتان فى الحجم غمرت قطعة الحديد فى الماء(m3/1000kg) وغمرت قطعة الالمونيوم فى الزيت (m3/600kg)فاذا كانت كثافة الحديد اكبر من كثافة الالمنيوم قارن بين
أ-النقص فى وزن قطعة الحديد والالمونيوم
ب-حجم الماء المزاح وحجم الزيت المزاح
ج- كتلة الماء المزاحه وكتلة الزيت المزاحه
لحل

ماذا نعنى بقولنا ان :-
1- قوة دفع سائل على جسم مغمور فيه =10 نيوتن

2- قوة دفع سائل لجسم طافى = 10 نيوتن

3- الوزن الظاهرى لجسم مغمور فى مائع = 30 نيوتن

4- الوزن الظاهرى لجسم = قيمة سالبة

5- قوة دفع بالون فى الهواء = 12 ×104 نيوتن

6- قوة رفع بالون فى الهواء = 2 ×104 نيوتن

اذكر الشرط اللازم لحدوث ما ياتى :-
1- الوزن الظاهرى لجسم = صفر

2- توقف البالون عن الارتفاع
لحل
متى يزيح الجسم الصلب :-
1- كمية من الماء تساوى حجم الجسم وليس قدر وزنه 2- كمية من الماء تساوى وزنه وحجمه
3-كمية من الماء تساوى وزنه وليس حجمه 4- كمية من الماء اكبر من حجم الجسم وتساوى وزنه
لحل

ارسم علاقة بين كثافة عدة سوائل مختلفة و قوة دفع السائل للجسم اذا كان الجسم :-
1- طاف 2- مغمور (غائص)

لحل
باستخدام قاعدة ارشميدس كيف يمكن تعيين كثافة جسم غير منتظم الشكل كثافته :-
1- اكبر من كثافة الماء 2- اقل من كثافة الماء
لحل

مواضيع مماثلة

اجابات كتاب نيوتن فى الفيزياء للثانوية العامة 2024. PDF
مراجعة نيوتن فى الفيزياء للصف الثالث الثانوى
اجابات كتاب نيوتن فيزياء ثالثة ثانوي 2023
مراجعة كتاب البركة فى الفيزياء للصف الثالث الثانوى 2024
أسئلة امتحان الفيزياء بالاجابات للثانوية العامة 2024.. كتاب نيوتن

صلاحيات هذا المنتدى:

لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى