حل مسائل 5تا 7 فصل دوم فیزیک دهم

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۵ آخر فصل دوم فیزیک دهم سلام! این سوال به ویژگی بنیادی **نیروهای بین مولکولی** (که شامل نیروهای هم‌چسبی و دگرچسبی است) می‌پردازد. 😊 ### توضیح بر اساس بُرد نیروهای جاذبه 1.  **کوتاه‌بُرد بودن نیروها:** نیروهای جاذبه‌ی بین مولکولی (که باعث چسبیدن مواد به هم می‌شوند) فقط زمانی قدرت قابل توجهی دارند که فاصله‌ی بین مولکول‌ها **بسیار کم** (در حد چند آنگستروم، $$10^{-10} \text{ m}$$) باشد. به محض اینکه این فاصله کمی زیاد شود، قدرت نیروها به‌سرعت صفر می‌شود. 2.  **حالت سرد (شیشه‌ی شکسته):** وقتی شیشه می‌شکند، دو سطح آن از هم جدا می‌شوند. حتی اگر آن‌ها را محکم به هم بچسبانید، به دلیل ناهمواری‌های میکروسکوپی سطح، **فاصله‌ی زیادی بین مولکول‌های دو قطعه** وجود دارد. این فاصله از بُرد مؤثر نیروهای بین مولکولی **بیشتر** است، در نتیجه جاذبه‌ای رخ نمی‌دهد. 3.  **حالت گرم (شیشه‌ی نرم):** با گرم کردن، شیشه به حالت **خمیری** (ویسکوز) درمی‌آید. این یعنی مولکول‌ها انرژی جنبشی کافی پیدا می‌کنند تا از موقعیت‌های ثابت خود در ساختار جامد خارج شوند و بتوانند **آزادانه حرکت** کنند. 4.  **جوش خوردن:** وقتی دو قطعه شیشه‌ی نرم شده به هم فشرده می‌شوند، مولکول‌ها در سطح تماس می‌توانند به اندازه‌ی کافی **نزدیک** شده و با هم ترکیب شوند. در این فاصله‌ی بسیار کم، **نیروهای جاذبه‌ی بین مولکولی قوی** دوباره فعال می‌شوند و دو قطعه به هم **جوش** می‌خورند و به صورت یک ماده‌ی واحد درمی‌آیند. **نتیجه:** گرم کردن، سدّ فاصله‌ی میکروسکوپی را برمی‌دارد و اجازه می‌دهد که نیروهای کوتاه‌بُرد بین مولکولی فعال شده و دو قطعه را به هم بچسبانند.

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۶ آخر فصل دوم فیزیک دهم سلام! این تمرین دو پدیده‌ی مهم در مورد مایعات را پوشش می‌دهد: **کشش سطحی** و **مویینگی**. 😊 ### الف) دلیل چسبیدن موهای قلم مو به هم * **توضیح:** این پدیده مستقیماً به **کشش سطحی** آب مربوط است. * **عملکرد کشش سطحی:** آب در تلاش است تا سطح آزاد خود را به **حداقل ممکن** برساند. وقتی قلم مو خیس است و از آب خارج می‌شود، لایه‌ای از آب بین موها باقی می‌ماند. * **شکل‌گیری سطح مینیمم:** این لایه‌ی آب، به دلیل نیروی کشش سطحی، تلاش می‌کند تا با جمع شدن، **کوچک‌ترین سطح ممکن** را ایجاد کند. این تمایل به کم کردن مساحت سطح باعث می‌شود که موهای قلم مو **به سمت یکدیگر کشیده شده** و به هم بچسبند تا تمام سطح فضای بین موها را با سطح آب پر کند. --- ### ب) دلیل اختلاف ارتفاع مایع در لوله‌های مویین 1.  **مشاهده اختلاف ارتفاع:** در شکل (ب)، ارتفاع مایع در لوله‌ی $$\mathbf{b}$$ کمتر از ارتفاع مایع در لوله‌ی $$\mathbf{a}$$ است. 2.  **اصل مویینگی:** ارتفاع ($$h$$) مایع در یک لوله‌ی مویین با **شعاع لوله ($$r$$)** رابطه **معکوس** دارد ($$h \propto 1/r$$). هرچه لوله باریک‌تر باشد، مایع بالاتر می‌رود.     * **نتیجه:** چون $$h_{\text{b}} < h_{\text{a}}$$، پس **شعاع لوله‌ی $$\mathbf{b}$$ باید بزرگ‌تر از شعاع لوله‌ی $$\mathbf{a}$$ باشد.** ($$r_{\text{b}} > r_{\text{a}}$$) 3.  **مقایسه نیروها:** در هر دو لوله، مایع به دلیل اثر مویینگی بالا رفته است (سطح مایع مقعر است). بالا رفتن مایع نشان‌دهنده‌ی این است که نیروی **دگرچسبی** مایع-لوله (جاذبه بین مولکول‌های مایع و شیشه) از نیروی **هم‌چسبی** مایع-مایع (جاذبه بین مولکول‌های خود مایع) **قوی‌تر** بوده است.     * **نتیجه:** نیروی **دگرچسبی** $$\mathbf{>}$$ نیروی **هم‌چسبی**. *(توجه: اگر مایع پایین می‌رفت (مانند جیوه در لوله‌ی شیشه‌ای)، آنگاه نیروی هم‌چسبی قوی‌تر بود.)*

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۷ آخر فصل دوم فیزیک دهم سلام! این تمرین بر اساس مفاهیم **فشار، گرانروی و چگالی**، پدیده‌ی زیست‌محیطی ریزگردها را تحلیل می‌کند. 😊 ### الف) مقایسه حرکت ریزگرد و قطره آب دلیل این تفاوت، مربوط به **چگالی** و **گرانروی (ویسکوزیته)** شاره‌ای است که جسم در آن حرکت می‌کند (هوا) و همچنین **نیروهای بین مولکولی** که ریزگردها را روی زمین نگه داشته‌اند. 1.  **نیروی مورد نیاز برای بلند کردن:** برای بلند کردن ریزگرد از سطح زمین، فقط باید بر **وزن** آن غلبه کرد و **نیروهای هم‌چسبی/دگرچسبی** بین ریزگردها و زمین را شکست. این نیروها در خاک، به‌ویژه در مناطق خشک، نسبتاً ضعیف هستند. 2.  **مقاومت آب:** در مورد پاشیدن آب توسط طوفان:     * **چگالی بسیار کمتر:** ریزگردها (حتی با چگالی $$\text{2}$$ برابر آب) در هوا قرار دارند. نسبت چگالی $$\frac{\rho_{\text{ریزگرد}}}{\rho_{\text{هوا}}}$$ بسیار کمتر از نسبت چگالی $$\frac{\rho_{\text{آب}}}{\rho_{\text{هوا}}}$$ است. این مقایسه کمی پیچیده است. نکته اصلی اینجاست که برای بلند کردن توده‌ی هوا، به نیروی زیادی نیاز نیست.     * **هم‌چسبی قوی آب:** مولکول‌های آب با نیروی **هم‌چسبی قوی (کشش سطحی)** به یکدیگر متصل‌اند. طوفان باید بر این نیروی پیوندی قوی غلبه کند تا بتواند آب را به صورت قطره‌های ریز جدا کند و به بالا بپاشد. این کار نیازمند انرژی بسیار بیشتری نسبت به بلند کردن ریزگردها است. * **نتیجه:** بادهای ضعیف می‌توانند به سادگی بر نیروهای ضعیف پیونددهنده ریزگردها غلبه کنند، در حالی که آب به دلیل نیروی هم‌چسبی قوی، مقاومت بسیار بیشتری در برابر متلاشی شدن و پاشیده شدن نشان می‌دهد. --- ### ب) تدابیر مقابله و مهار ریزگردها مبارزه با ریزگردها در واقع تلاشی برای تغییر **خواص فیزیکی سطح زمین** است: 1.  **افزایش گرانروی سطح (مالچ‌پاشی):** استفاده از **مالچ‌های نفتی** یا **شیمیایی** روی کانون‌های اصلی ریزگرد. این مواد یک لایه چسبنده و سنگین ایجاد می‌کنند که ریزگردها را به هم می‌چسباند و **نیروهای پیوندی** بین آن‌ها را افزایش می‌دهد. این امر مقاومت لازم برای مقاومت در برابر بادهای ضعیف را ایجاد می‌کند. 2.  **افزایش رطوبت خاک (آبیاری):** رطوبت و آب (که دارای نیروی هم‌چسبی و دگرچسبی بالا است) باعث **چسبیدن ذرات خاک** به یکدیگر می‌شود و مقاومت خاک در برابر فرسایش بادی را افزایش می‌دهد. 3.  **کاشت گیاه و تثبیت بیولوژیکی:** بهترین راهکار، استفاده از **پوشش گیاهی** (درخت‌کاری و تثبیت شن‌های روان) است. ریشه‌ی گیاهان خاک را به صورت مکانیکی **تثبیت** کرده و سرعت باد را در نزدیکی سطح زمین **کاهش** می‌دهند و سطح را از نظر فیزیکی پایدار می‌کنند. **هدف کلی:** افزایش نیروهای پیوندی و هم‌چسبی در سطح خاک به حدی که نیروی ناشی از باد (نیروی برشی) نتواند بر آن‌ها غلبه کرده و ذرات را بلند کند.