فشار ایجاد شده بوسیله آب

معلم از درس گذشته (فشار) از دانش آموزان چند سوال پرسید و تفسیر کنید و بحث کنید صفحه 80 را بچه ها پاسخ دادند. سپس معلم روی تخته نوشت: « فشار ایجاد شده بوسیله آب» همه سر پا آماده گوش دادند بودند و همه به معلم خیره شده بودند. و منتظر بودند امروز در چه فعالیتهای شرکت خواهند کرد . معلم به دانش آموزان گفت:« بچه ها آیا بخاطر می آورید درباره فعالیت دستگاه شیر آب مدرسه در جلسه قبل به چه نتیجه ای رسیدیم؟» همه به خوبی آن فعالیت را یاد گرفته بودند و همگی برای جواب دادن عجله می کردند. معلم از یکی خواست نتیجه آن فعالیت را بار دیگر توضیح دهد. دانش آموز گفت: «اگر شیر باز دستگاه آبرسانی مدرسه را با انگشت ببندیم . فشاری را که از مایع آب بر دست ما وارد می آید احساس می کنیم.» معلم گفت: خیلی خوبه ، آفرین معلم گفت:« کی تابحال در عمق آب استخر شنا کرده است؟ و چه احساسی در عمق آب استخر به شما دست می دهد؟ » بعضی از بچه ها دستشان بالا بردند معلم از یکی خواست توضیح دهد . دانش آموز پاسخ داد:« از طرف آب فشاری بر بدن بخصوص گوشها وارد می شود. معلم ادامه داد و گفت:«درست است. بچه ها دردی که یک شناگر در عمق زیاد در گوشهای خود احساس می کند به علت نیروی فشار آب بر پرده های گوش او است. » معلم از یکی بچه ها خواست کمک کند و تعدادی برگه که در روی آ ن تصویر دماسنج معمولی و نوع دیگری از دماسنج که در اعماق دریا ها مورد استفاده قرار می گیرد ، بود به گروه ها بدهد. و از بچه ها خواست با دقت این دو نوع دماسنج را مقایسه کنند و بگویند چرا دماسنجی که برای اندازه گیری دما در اعماق دریا مثل دماسنج معمولی که ما در آزمایشگاه استفاده می کنیم نیست؟ یکی از بچه ها گفت: «دماسنجی که برای اندازه گیری دما در اعماق زیاد دریا به کار می رود خیلی محکمتر از دماسنج معمولی است. » و یکی دیگر از بچه ها در ادامه گفته های دوستش گفت:« اگر مثل دماسنج معمولی نازک بود که فشار آب آن را خرد می کرد. » معلم گفت: آفرین بعد یکی از دانش آموزان گفت:« آیا بخاطر فشار آب ، پوشش و بدنه زیر دریاییها باید خیلی محکمتر از پوشش و بدنه کشتیها باشد؟» معلم گفت:« بله ،هم دماسنجهایی که برای اندازه گیری دما در اعماق زیاد دریا ها و هم پوشش و بدنه زیر دریا یی ها باید محکم ساخته شود تا فشار زیاد آب در اعماق باعث خرد و شکسته شدن آنها نشود.» بعد یکی از بچه ها گفت:« پس به همین دلیل است که غواصان از لباسهای مخصوص محکمی استفاده می کنند تا فشار آب در اعماق دریا به بافتهای بدنشان آسیب نرسانند.» معلم گفت:« بچه ها هر چه غواصان در عمق بیشتری شنا کنند ، فشار بیشتری را احساس خواهند کرد و باید لباسی بپوشند که این فشار زیاد آز طرف آب به بدنشان آسیبی وارد نکند. » معلم تصویری از دو ظرف لاستیکی که در یکی جیوه ریخته شده بود و تصویر دیگر قبل از ریختن جیوه در ظرف بود را به بچه ها نشان داد. و گفت: «ببینید این عکس قبل از ریختن جیوه در ظرف است و حالا به عکس دوم نگاه کنید همان ظرف است دیواره ها و ته ظرف لاستیکی نهاده در قفس بعد از ریختن جیوه ، که بر اثر فشار به بیرون شکم داده اند. پس اگر مایعی به اجسام در تماس با آن نیروهای فشار وارد می کند به معنای متراکم شدن آن مایع است. و هر چه مایع متراکمتر شود ،نیرو های فشار ایجاد شده از سوی مایع بزرگتر است. » سپس معلم برای روشن شدن مسئله یک ظرف شیشه ای پر از آب را آماده کرد و از یک تکه چوب مکعب شکل که بوسیله یک فنر وصل شده بود به زیر آب فرو برد و بچه ها مشاهده کردند که معلم گفت:«ببینید چوب می خواهد به روی آب بیاید. ولی نیروی کشسا نی این فنر مانع می شود. چرا؟ »یکی از بچه ها گفت:« زیرا آب بر چوب نیرو وارد می کند. » معلم گفت:« درسته، نیروی آب بر تمام رویه های چوب وارد می شود.» بچه ها به نظر شما به کدام رویه چوب بیشتر نیرو وارد می شود؟ بعضی گفتند به رویه بالایی و بعضی گفتند به رویه پائینی چوب و بعضی هم سکوت کرده بودند. در این موقع معلم گفت:«بچه ها نیروی آب که بر رویه پایینی چوب به طرف بالا وارد می شود بیشتر از نیرویی است که بر رویه بالایی چوب به طرف پائین وارد می گردد. این نیرو که از طرف همه مایعات (آب) بر روی سطحهای اجسامی که درون آنها قرار دارند وارد می شود در علم فیزیک به آن «نیروی ئیدرو ستاتیک » می گویند. شناگر این نیرو را روی پرده گوش خود وقتی که به عمق آب فرو می رود حس می کند. آب ماده است و مثل همه مواد دارای وزن است و به دلیل وزنش فشاری را اعمال می کند. آب در هر نقطه ای از آن که شما در نظر بگیرید ، فشار هایی را در جهات پائینی ،بالایی و جانبی اعمال می کند. و در آن نقطه که شما در آب در نظر گرفته اید فشار آب در تمام جهات به یک اندازه است. » معلم به کمک یکی از بچه ها وسایل آزمایش بعدی را آماده کرد. این بار معلم برای اینکه به بچه ها ثابت کند آب ایجاد فشار می کند و فشار آب در همه جهات یکسان است . یک قوطی حلبی بلند را فراهم کرد و یک سوراغ روی بدنه قوطی در نزدیکی به ته آن با میخ یک سوراخ ایجاد کرد و و سوراخ را باانگشت مسدودکرد و از یکی بچه ها خواست قوطی را از آب پر کند. و بعد انگشتان را رها کرد و گفت: «بچه ها چه اتفاقی افتاد؟» دانش آموز گفت: «جریانی از آب تا فاصله ای از سوراخ بیرون زد.» معلم گفت: «خوب این آزمایش چه چیزی را نشان می دهد؟ »دانش آموز دیگر گفت:« نشان می دهد که آب ایجاد فشار می کند. » باز معلم یک آزمایش دیگری را ترتیب داد اینبار همان قوطی را که یک سوراخ داشت دور تا دور در نزدیکی به ته قوطی چند سوراخ با فاصله یکسان ایجاد کرد و از یکی بچه ها خواست با استفاده از دستشویی آزمایشگاه ، جریان آب را با سرعت درون قوطی برقرار کند بطوری که در مدت فرار آب از سوراخها ، قوطی همچنان پر آب بماند. . و هر گروه خواست این آزمایش را تکرار کنند. و بعد از آنها خواست بگویند در این آزمایش چه مشاهده کردند؟ و از آن چه نتیجه ای گرفته اند؟ یکی از بچه ها ی یکی از گروه ها گفت: « ما مشاهده کردیم که آب چگونه از تمام سوراخها درست با یک فا صله بیرون می زند.و گروه ما نتیجه گرفت که فشار آب در همه جهات یکسان است. » بار دیکر معلم یک قوطی بلند دیگر را انتخاب کرد و این بار سه سوراغ از بالا به پائین روی بدنه قوطی ( یکی از سوراخها بایدنزدیکی سر قوطی ، دیگری تقریبا در وسط و سوی در نزدیک ته آن باشد.) با استفاده از میخ و چکش ایجاد کرد. و خواست به نوبت هر گروه این آزمایش را انجام دهند. و با استفاده از شیر دستشویی ، آب در درون قوطی جریان دهند ، بطوری که در مدت فرار آب از سوراخها ، قوطی همانطور پر آب بماند. و همه گروهها آزمایش را انجام دادند. بعد معلم یک بار دیگر خودش آن را انجام دادو گفت: «خوب بچه ها دقت کنید آیا فشار آبی که از این سه سوراخ خارج می شود یکسان است؟ »یکی از بچه ها گفت:« از سوراخ سومی که نزدیک به ته قوطی است آب بیشتری دارد خارج می شود.» معلم گفت: «خوب چه نتیجه ای می گیرید؟» در این موقع یکی از میان بچه ها گفت:« هر چه به ته ظرف نزدیکتر باشد فشار آب در آنجا بیشتر است. » معلم در ادامه خاطر نشان شد که « هر چه عمق آب بیشتر باشد ، آب تا فاصله دورتری از سوراخ بیرون خواهد زد. پس در نقطه عمیقتر ی از آب ، بچه ها فشار بیشترخواهد بود یا کمتر ؟» بچه ها همگی گفتند:« بیشتر » و معلم خاطر نشان شد که:« اما فشار بیشتر این نقطه جدید دوباره در همه نقاط همسطح با این سوراخ یا نقطه یکسان خواهد بود. پس بیشترین فشار آب موجود در یک ظرف در ته آن ظرف خواهد بود. و هر چه ارتفاع ظرف بلندتر و یا بیشتر باشد ، عمق آب بیشتر می شود و فشار آب بیشتری را در ته ظرف موجب خواهد شد.» در همین موقع یکی از بچه ها گفت: «یعنی شما می گویید فشار آب در ته ظرف از فشار آب در کناره های ظرف بیشتر است.» معلم گفت: بله ، درست است. یکی از بچه ها از معلم پرسید: «انتقال این فشار چگونه است؟ » معلم گفت:« انتقال این فشار به دلیل این است که مولکولهای آب چنان به یکدیگر نزدیک هستند که فشار بدون هیچ تغییری از یک مولکول به مولکول دیگر منتقل می شود. » سپس معلم یک ظرف عجیبی که برای بچه هاشکل آن جالب بود و تقریبا شبیه به شکل ظرفی که در تصویر صفحه 82 کتابشان (علوم سوم راهنمایی) بود. و از آب پر کرد و از بچه ها خواست با دقت نگاه کنند: یکی از بچه ها گفت: ارتفاع آب در همه لوله های این ظرف بهم پیوسته به یک اندازه با لا آمد. معلم گفت:« آفرین ، این وسیله نشان می دهدکه مقدار فشار آب در هر کدام از این لوله ها به چه بستگی دارد؟» دانش آموزان همگی گفتند:« به ارتفاع آب بستگی دارد. »و در ادامه معلم گفت: پس به مقدار کلی آب در لوله و سطح قاعده آن بستگی ندارد و یکسان بودن ارتفاع آب در لوله نشان می دهد که فشار آب در همه لوله ها با هم مساوی است. به همین جهت اگر آب یا مایع دیگر را در ظرفهای مثل این ظرف و یا مثل ظرفی که در شکل آن در کتاب مشاهده می کنید بریزیم شکل ظرف هر چه باشد سطح آزاد مایع در تمام آنها یک سطح افقی خواهد بود. یکی از بچه ها گفت:« در چه نقاطی درون مایع فشار یکسان است؟» معلم گفت:« با توجه به همه این آزمایشها می توانیم به این نتیجه برسیم که در همه نقاطی که فاصله آنها از سطح آزاد مایع (آب) به یک اندازه است . و این نقاط سطحی را تشکیل می دهند که موازی با سطح آزاد مایع است. در ظرفهای به هم پیوسته سطح آزاد مایع ساکن همواره افقی است. و فشاری که بر قسمتی از سطح یک مایع محدود وارد می شود به طور یکسان در همه جهتها به تمام مایع منتقل می گردد. زیرا مولکولهای مایعات بر خلاف مولکولهای جامد آزادانه حرکت کرده و به آسانی بر روی یکدیگر می لغزند.» اگر شما در یک ظرف ته گرد با لوله های مطابق شکلی که من روی تخته کشیده ام آب داشته باشید و با یک پیستون ار قسمت استوانه ای شکل بالای ظرف اینجا که من دارم روی شکل نشان می دهم بر سطح آب فشار وارد شود،آب در همه لوله ها به یک اندازه بالا می رود. و نشان می دهد که فشار به طور یکسان به تمام نقاط مایع منتقل می گردد. بچه ها از خاصیت انتقال فشار در مایعات مانند آب ، روغن و... در صنعت استفاده می شود کتاب صفحه 82 نگاه کنید. در اتومبیل قسمت ترمز از خاصیت انتقال فشار مایعات استفاده می شود. وقتی که پدال ترمز را فشار می دهیم. این فشار توسط روغن ترمز به کفشک های ترمز منتقل می شود و آنها را به کاسه ی چرخ می چسباند و وقتی که فشار روی پدال برداشته میشود نیروی فنر کفشکها را به جای خود بر می گرداند. و پیستونها درون استوانه کوچک به عقب بر می گردند. و روغن را به درون استوانه بزرگ اصلی بر می گردانند. پس روغن ترمز باعث می شود فشار یکسان به هر چهار چرخ اتومبیل منتقل شود. در پایان درس نکته های مهم درس توسط معلم تکرار شد وگفت: بچه ها برای جلسه بعد نتایج آزمایشهای انجام شده و همچنین کاربرد های دیگر انتقال فشار مایعات در دستگاههای دیگری که در صنعت استفاده می شود از کتابهای علمی و یا مصاحبه با افراد متخص در این زمینه و یا از طریق اینترنت و مراجعه به سایتهای که در این در جلسات بعد راجب فشار گاز ها فعالیتهای را انجام خواهیم داد. زمینه اطلاعاتی را جمع آوری و با خود به کلاس بیاورید. و در تابلو جمع آوری اطلاعات علمی مدرسه نصب کنیددر جلسات بعد راجب فشار گاز ها فعالیتهای را انجام خواهیم داد