حل مسائل 8و9 فصل دوم فیزیک دهم

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۸ آخر فصل دوم فیزیک دهم سلام! این سوال به ویژگی فیزیکی منحصر به فرد آب می‌پردازد که به شکارچیان امکانات خاصی می‌دهد. 😊 ### ویژگی فیزیکی آب: کشش سطحی ویژگی فیزیکی که به ماهی کمان‌گیر این امکان را برای شکار می‌دهد، **کشش سطحی (Surface Tension)** قوی آب است. 1.  **شکل‌گیری قطره:** نیروی **هم‌چسبی** بسیار قوی بین مولکول‌های آب باعث می‌شود که آب در هنگام پرتاب شدن، نه به صورت بخار یا پودر، بلکه به صورت یک **قطره‌ی فشرده و منسجم** (ستون آب) حرکت کند. کشش سطحی به آب کمک می‌کند تا کوچک‌ترین سطح ممکن را داشته باشد و در برابر متلاشی شدن مقاومت کند. 2.  **انتقال انرژی و ضربه:** به دلیل حفظ انسجام ستون آب توسط کشش سطحی، تمام **انرژی جنبشی** پرتاب شده، به جای هدر رفتن، در لحظه‌ی برخورد به حشره **منتقل** می‌شود. این ضربه کافی است تا حشره از روی گیاه به داخل آب بیفتد. * **نتیجه:** اگر کشش سطحی آب ضعیف بود، آب بلافاصله پس از ترک دهان ماهی پخش و متلاشی می‌شد و انرژی کافی برای وارد کردن ضربه به حشره را نداشت.

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۹ آخر فصل دوم فیزیک دهم سلام! این تمرین یک محاسبه‌ی عملی در مورد **فشار** و **نیرو** در یک سیستم بسته (زودپز) است. فشار اضافی داخل زودپز توسط نیروی وزنه‌ی روی سوپاپ تحمل می‌شود. 😊 ### ۱. داده‌ها و هدف * **فشار داخلی ($$P_{\text{in}}$$):** $$\text{2/0 atm}$$ * **فشار خارجی ($$P_{\text{out}}$$):** $$\text{1/0 atm}$$ * **مساحت روزنه ($$A$$):** $$\text{4/0 mm}^2$$ * **هدف:** محاسبه‌ی **جرم وزنه ($$m$$)** بر حسب کیلوگرم ($\text{kg}$). ### ۲. محاسبه‌ی اختلاف فشار (فشار پیمانه‌ای) وزنه باید نیرویی برابر با نیروی ناشی از **فشار اضافی** داخل زودپز ($$P_{\text{gauge}}$$) ایجاد کند: $$\mathbf{P}_{ ext{gauge}} = P_{\text{in}} - P_{\text{out}} = 2/0 \text{ atm} - 1/0 \text{ atm} = 1/0 \text{ atm}$$ **تبدیل فشار به پاسکال ($\text{Pa}$):** هر $$\text{1 atm}$$ تقریباً برابر $$\text{1/01} \times 10^5 \text{ Pa}$$ است. $$\mathbf{P}_{ ext{gauge}} = 1/01 \times 10^5 \text{ Pa}$$ ### ۳. محاسبه‌ی نیروی مورد نیاز ($$F$$) از رابطه‌ی $$\mathbf{F = P \cdot A}$$ استفاده می‌کنیم. ابتدا مساحت را به $$\text{m}^2$$ تبدیل می‌کنیم: $$\text{1 mm} = 10^{-3} \text{ m} \implies 1 \text{ mm}^2 = 10^{-6} \text{ m}^2$$ $$A = 4/0 \text{ mm}^2 = 4/0 \times 10^{-6} \text{ m}^2$$ $$\mathbf{F} = P_{\text{gauge}} \cdot A = (1/01 \times 10^5 \frac{\text{N}}{\text{m}^2}) \times (4/0 \times 10^{-6} \text{ m}^2)$$ $$\mathbf{F} = 4/04 \times 10^{5-6} \text{ N} = 4/04 \times 10^{-1} \text{ N} = 0/404 \text{ N}$$ ### ۴. محاسبه‌ی جرم وزنه ($$m$$) وزن وزنه ($$W = m g$$) باید با نیروی $$\mathbf{F}$$ برابر باشد: $$m \cdot g = F \implies m = \frac{F}{g}$$ $$\text{با در نظر گرفتن } g \approx 9/8 \text{ m}/\text{s}^2 \text{ یا } 9/8 \frac{\text{N}}{\text{kg}} \text{:}$$ $$m = \frac{0/404 \text{ N}}{9/8 \text{ N}/\text{kg}} \approx 0/0412 \text{ kg}$$ $$\mathbf{m \approx 41/2 \text{ g}}$$ * **پاسخ نهایی:** جرم وزنه باید تقریباً **$$\text{0/0412 kg}$$** یا **$$\text{41/2} \text{ g}$$** باشد. (این وزنه، بخار اضافی را با فشار $$\text{2/0 atm}$$ آزاد می‌کند تا از افزایش فشار و انفجار جلوگیری کند.)