فيديو السؤال: القوة والضغط الفيزياء • الصف الثاني الثانوي

نسخة الفيديو النصية

خزان ماء فارغ طولا ضلعي قاعدته المستطيلة الشكل يساويان 1.2 متر، و2.3 متر. يؤثر وزن الخزان بضغط مقداره 350 باسكال على السطح الذي يرتكز عليه. ما وزن الخزان؟

في هذا السؤال، علمنا أن لدينا خزان ماء فارغًا. والخزان قاعدته مستطيلة الشكل. إذن، هذا هو الوجه الذي يبلغ طولا ضلعيه 2.3 متر و1.2 متر. بالإضافة إلى ذلك، علمنا أن الخزان يرتكز على سطح. لنرسم السطح هنا لأننا علمنا أن وزن الخزان يؤثر بضغط مقداره 350 باسكال على السطح الذي يرتكز عليه.

يؤثر وزن الخزان باتجاه الأسفل، وسنسمي هذا الوزن ‪𝑊‬‏. ووزن هذا الخزان هو بالضبط القوة التي يؤثر بها الخزان نفسه على السطح الذي يرتكز عليه. بالإضافة إلى ذلك، المساحة الموزع عليها هذا الوزن هي ببساطة مساحة قاعدة الخزان. وهذا لأن وزن الخزان بالكامل؛ أي الوزن ‪𝑊‬‏، هو القوة المؤثرة على السطح الذي يرتكز عليه الخزان. وهذه القوة موزعة على القاعدة بأكملها.

يمكننا الآن أن نتذكر أن الضغط المؤثر على سطح، وسنسميه ‪𝑃‬‏، يساوي القوة المؤثرة على هذا السطح مقسومة على مساحة هذا السطح. في حالتنا هذه، لدينا خزان يؤثر بقوة، وهي وزن الخزان، على السطح الذي يرتكز عليه. نعلم أن الضغط الذي يؤثر به وزن الخزان يساوي وزن الخزان مقسومًا على مساحة قاعدة الخزان. وهذا، مرة أخرى، لأن هذه المساحة هي المساحة الموزعة عليها القوة.

في هذا السؤال، نعلم بالفعل الضغط الذي يؤثر به وزن الخزان. بالإضافة إلى ذلك، لدينا معلومات كافية لإيجاد مساحة قاعدة الخزان. لأننا نعرف طولي ضلعي قاعدة الخزان. إذن، بناء على كل هذا، يمكننا حساب القوة المؤثرة، أو بعبارة أخرى، وزن الخزان. وهو بالضبط ما علينا فعله في هذا السؤال.

لنبدأ أولًا بإيجاد مساحة قاعدة الخزان. لقد علمنا أن قاعدة الخزان مستطيلة الشكل. ولذا، إذا نظرنا إلى الخزان من أعلى، فسنرى قاعدة مستطيلة الشكل طولا ضلعيها 2.3 متر في 1.2 متر. يمكننا أن نتذكر أن مساحة المستطيل تحسب بضرب الطول في العرض. إذن، في هذه الحالة، المساحة تساوي 1.2 متر ضرب 2.3 متر. وهذا يساوي 2.76 متر مربع. وهو ما يعني أننا الآن نعرف الضغط، وهو 350 باسكال، والمساحة، التي تساوي 2.76 متر مربع.

يمكننا إعادة ترتيب المعادلة لإيجاد القوة المؤثرة، والتي تساوي وزن الخزان. يمكننا فعل ذلك بضرب طرفي المعادلة في ‪𝐴‬‏؛ أي المساحة. وبهذه الطريقة، يحذف ‪𝐴‬‏ من الطرف الأيمن. وما يتبقى لنا هو أن حاصل ضرب المساحة في الضغط يساوي القوة. كل ما علينا فعله بعد ذلك هو التعويض بالقيم.

يمكننا القول إن القوة المؤثرة، التي تساوي وزن الخزان، تساوي المساحة، 2.67 متر مربع، مضروبة في الضغط، 350 باسكال. يمكننا بعد ذلك ملاحظة أننا نستخدم وحدات القياس الأساسية. المتر المربع هو وحدة القياس الأساسية للمساحة. والباسكال هو وحدة القياس الأساسية للضغط. وهو ما يعني أن القوة التي نحسبها في الطرف الأيسر، أو بعبارة أخرى الوزن، ستكون بوحدة قياسها الأساسية، وهي النيوتن. ومن ثم، بإيجاد قيمة الطرف الأيمن للمعادلة، نجد أن وزن الخزان يساوي 966 نيوتن. وهذه هي الإجابة النهائية للسؤال.