نسخة الفيديو النصية
يسقط جسم صلب في الماء. يؤثر الماء بضغط على سطح الجسم وقاعدته وجوانبه. يعتبر ضغط الماء على الجسم أكبر ما يمكن عند قاعدته. أي من الآتي يفسر بشكل صحيح سبب ذلك؟ أ: يسقط الجسم ويدفع الماء تحته لأسفل. يؤثر الماء بقوة رد فعل على قاعدة الجسم. إذا علق الجسم في الماء، فإن الضغط على قاعدته يساوي الضغط عند جوانبه الأخرى. ب: الضغط الناتج عن وزن الماء يؤثر في جميع الاتجاهات بالتساوي، ويزداد مع العمق.
في هذا السؤال، مطلوب منا التفكير في جسم صلب يسقط في الماء. علمنا أن الضغط المؤثر على قاعدة الجسم أكبر من الضغط المؤثر عند سطحه وجوانبه. استنادًا إلى ذلك، مطلوب منا معرفة سبب ذلك وتحديد الخيار الذي يفسر هذا السبب بشكل صحيح.
دعونا نتذكر في البداية قاعدة باسكال ونفكر كيف يمكننا تطبيقها على هذا السؤال. ولكن قاعدة باسكال تتضمن الضغط، لذلك دعونا نتناول أولًا معادلة الضغط.
الضغط 𝑃 المؤثر على المساحة 𝐴 يساوي القوة 𝐹 مقسومة على هذه المساحة. تنص قاعدة باسكال على أنه عند نقطة ما في مائع، يكون الضغط الذي يؤثر به المائع عند هذه النقطة متساويًا في جميع الاتجاهات. تذكر أيضًا أنه إذا كان هناك نقطتان في مائع تقعان على العمق نفسه ولا تؤثر عليهما أي قوى بخلاف وزن المائع، فإن الضغط المؤثر على إحدى النقطتين يساوي الضغط المؤثر على النقطة الأخرى. يزداد الضغط المؤثر على كل من النقطتين بزيادة العمق؛ لأن وجود مزيد من المائع فوق النقطتين يعني وجود وزن أكبر يؤثر بضغط عليهما.
دعونا نتناول الآن الجسم الصلب المذكور في السؤال لدينا، الذي له سطح وقاعدة وجوانب. إذا اعتبرنا أن أوجه الجسم مجموعة من النقاط، يمكننا استخدام قاعدة باسكال للإجابة عن هذا السؤال.
تقع جميع النقاط التي تكون سطح الجسم، وهو الجانب الذي له أقل عمق، على الارتفاع نفسه، ومن ثم تكون القوى المؤثرة عليها متساوية. تقع النقاط التي تكون جوانب الجسم على ارتفاعات مختلفة. ويزداد الضغط باقتراب النقاط من قاعدة الجسم. ومن ثم إذا أوجدنا قيم الضغط عند كل ارتفاع وجمعناها معًا، فسنلاحظ أن الضغط عند الجوانب سيكون أكبر من الضغط عند السطح؛ لأن معظم الجوانب تقع على عمق أكبر من السطح.
تقع النقاط التي تكون قاعدة الجسم جميعها على العمق نفسه، ما يعني أن الضغط المؤثر عليها سيكون متساويًا. تقع القاعدة أيضًا على أكبر عمق، ما يعني أن القوة التي تؤثر على هذا الجانب ستكون أكبر ما يمكن.
بالنظر إلى الخيار ب، نجد أنه ينص على أن الضغط الناتج عن وزن الماء يؤثر في جميع الاتجاهات بالتساوي، ويزداد مع العمق. وهذا يطابق ما توصلنا إليه باستخدام قاعدة باسكال وما نعرفه عن ضغط الموائع. وبذلك يكون الخيار ب، الضغط الناتج عن وزن الماء يؤثر في جميع الاتجاهات بالتساوي، ويزداد مع العمق، هو الإجابة الصحيحة.
