نسخة الفيديو النصية
يدفع الماء في حاوية أفقيًّا بواسطة جدار متحرك في هذه الحاوية، كما هو موضح في الشكل. يوجد داخل الماء في الحاوية صفيحة معدنية مربعة. قاعدة الصفيحة ملصقة بأرضية الحاوية، ويبقيها ذلك في وضع رأسي. يدفع الماء الصفيحة عند تحرك جدار الحاوية المتحرك. عندما تدفع القوة 𝐹 الجدار المتحرك في الاتجاه الموضح في الشكل، ما وجه المقارنة بين التغير في ضغط الماء عند جانب الصفيحة المقابل للجدار المتحرك، والتغير في ضغط الماء عند جانب الصفيحة المقابل للاتجاه المعاكس للجدار المتحرك؟ أ: يتغير ضغط الماء بالتساوي عند جانبي الصفيحة. ب: يزيد ضغط الماء عند جانب الصفيحة المقابل للجدار المتحرك على ضغط الماء عند الجانب المقابل للصفيحة. ج: يقل ضغط الماء عند جانب الصفيحة المقابل للجدار المتحرك عن ضغط الماء عند الجانب المقابل للصفيحة.
في هذا السؤال، لدينا شكل لحاوية مملوءة بالماء وبها جدار متحرك. وداخل الماء توجد صفيحة في وضع رأسي، كما هو موضح في الشكل، وقاعدة هذه الصفيحة ملصقة بأرضية الحاوية. مطلوب منا معرفة ما سيحدث للضغط المؤثر على جانبي الصفيحة عندما تدفع القوة 𝐹 الجدار المتحرك، وهو ما يجعل جزء الحاوية الذي يحوي الماء أصغر.
دعونا نذكر أنفسنا ببعض المعلومات حول كيفية تأثير الموائع بضغط، ثم نحاول معرفة ما سيحدث في هذه الحالة. أولًا: دعونا نتذكر مبدأ باسكال. ينص مبدأ باسكال على أنه عند نقطة ما داخل المائع، يكون الضغط الذي يؤثر به المائع عند تلك النقطة متساويًا في جميع الاتجاهات. ثمة حقيقة مهمة أخرى علينا تذكرها، وهي أن الضغط المؤثر على نقطتين عند نفس العمق يكون متساويًا. هذا يعني أن الضغط الذي يؤثر به المائع يكون منتظمًا على المستويات الموازية للسطح، ويعتمد الضغط اعتمادًا كاملًا على العمق الذي نقيس عنده.
من المفيد أيضًا أن نتذكر أن الضغط 𝑃 المؤثر على المساحة 𝐴 يساوي القوة المؤثرة 𝐹 مقسومة على تلك المساحة. ترجع القوة في هذه الحالة إلى وزن المائع فوق النقطة التي نقيس عندها. والآن دعونا نلق نظرة على الحالة التي لدينا مرة أخرى ونحدد ما سيحدث. عندما يدفع الجدار المتحرك بالقوة 𝐹، يقل الحجم الذي يحتوي على الماء ويؤدي ذلك إلى زيادة ارتفاع الماء لأن الفراغ الوحيد المتوفر يكون في الأعلى. وهذا بدوره سيؤدي إلى زيادة الضغط على الصفيحة؛ لأنه سيكون هناك عمود ماء أكبر فوقها مباشرة.
يطلب منا هذا السؤال مقارنة هذه الزيادة في الضغط على جانبي الصفيحة. إذا طبقنا المبادئ التي نعرفها عن الضغط الذي تؤثر به الموائع، فسيمكننا معرفة ذلك. نعلم أنه إذا كانت هناك نقطتان عند العمق نفسه داخل مائع، فإنهما ستتعرضان للضغط نفسه. يمكننا أيضًا ملاحظة أن جانبي الصفيحة لهما الارتفاع نفسه؛ لأنهما في وضع رأسي مع القاعدة الملصقة بأرضية الحاوية. وسيكون الضغط الذي سيؤثر على كل جانب متساويًا، وهذا يعني أنه كلما تحرك الجدار، سيظل الضغط على أي من الجانبين متساويًا من خلال زيادته بالمعدل نفسه. ذلك لأنه عندما يتحرك الجدار، يتغير ارتفاع سطح الماء فقط، وهو ما يزيد العمق الذي توجد عنده الصفيحة.
وعليه، فإن الإجابة الصحيحة هي الخيار أ: يتغير ضغط الماء بالتساوي عند جانبي الصفيحة.
