راهنمایی کوتاه: فشار به نیروی وارد بر واحد سطح گفته میشود و در زندگی روزمره کاربردهای زیادی دارد.
گامبهگام:
- ۱) فرمول فشار را به یاد بیاورید: فشار = نیرو ÷ مساحت.
- ۲) واحد فشار در سیستم بینالمللی پاسکال (Pa) است که برابر با نیوتن بر متر مربع (N/m²) است.
- ۳) فشار در مایعات (مثل آب) با عمق افزایش مییابد و از رابطه P = ρgh محاسبه میشود (ρ چگالی، g شتاب گرانش، h عمق).
- ۴) فشار هوا (فشار جو) بر همه اجسام روی زمین اثر میگذارد و با ارتفاع کاهش مییابد.
- ۵) برای حل مسئله، ابتدا دادهها را مشخص کنید، سپس با توجه به شرایط از فرمول مناسب استفاده کنید.
پاسخ نهایی: در ادامه ۵ مسئله نمونه با راهحل ارائه میشود.
مسئله ۱: اگر نیروی ۵۰ نیوتن بر سطحی به مساحت ۲ متر مربع وارد شود، فشار چقدر است؟
راهحل: فشار = نیرو ÷ مساحت = ۵۰ ÷ ۲ = ۲۵ پاسکال.
مسئله ۲: شخصی به جرم ۶۰ کیلوگرم روی زمین ایستاده است. اگر کفشهایش مساحت تماس کل ۰/۰۳ متر مربع داشته باشد، فشار وارد شده چقدر است؟ (g ≈ ۱۰ m/s²)
راهحل: نیرو = وزن = جرم × شتاب گرانش = ۶۰ × ۱۰ = ۶۰۰ نیوتن. فشار = ۶۰۰ ÷ ۰/۰۳ = ۲۰۰۰۰ پاسکال.
مسئله ۳: در عمق ۵ متری یک استخر آب شیرین (چگالی آب ≈ ۱۰۰۰ kg/m³) فشار هیدرواستاتیک چقدر است؟
راهحل: P = ρgh = ۱۰۰۰ × ۱۰ × ۵ = ۵۰۰۰۰ پاسکال.
مسئله ۴: اگر فشار جو در سطح دریا حدود ۱۰۱۳۲۵ پاسکال باشد، نیروی وارد بر پنجرهای به مساحت ۱/۵ متر مربع چقدر است؟
راهحل: از رابطه فشار = نیرو ÷ مساحت → نیرو = فشار × مساحت = ۱۰۱۳۲۵ × ۱/۵ = ۱۵۱۹۸۷/۵ نیوتن.
مسئله ۵: یک پیستون هیدرولیک دو سیلندر با مساحتهای ۰/۰۱ متر مربع و ۰/۱ متر مربع دارد. اگر نیروی ۱۰۰ نیوتن به سیلندر کوچک وارد شود، نیروی خروجی در سیلندر بزرگ چقدر است؟
راهحل: در سیستم هیدرولیک فشار در دو طرف برابر است: P₁ = P₂ → F₁/A₁ = F₂/A₂ → ۱۰۰/۰/۰۱ = F₂/۰/۱ → F₂ = ۱۰۰۰ نیوتن.
مثال مشابه: اگر بخواهید فشار وارد شده توسط یک کتاب روی میز را حساب کنید، کافی است وزن کتاب (نیرو) را بر مساحت تماس آن تقسیم کنید.
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: میتوانی درباره فشار در گازها (قانون بویل) یا کاربرد فشار در ترمزهای هیدرولیک تحقیق کنی.
