جواب پرسش ها و مسئله های فصل ۲ صفحه ۴۸ ، ۴۹ ، ۵۰ و ۵۱ فیزیک پایه دهم ریاضی

جواب پرسش ها و مسئله های فصل ۲ صفحه های ۴۸ و ۴۹ و ۵۰ و ۵۱ فیزیک پایه دهم رشته ریاضی و فیزیک از فصل ۲ ویژگی های فیزیکی مواد ؛ برای مشاهده گام به گام این بخش در ادامه با آموزش و پرورش ماگرتا همراه باشید.

مطلب پیشنهادی : جواب پرسش صفحه ۴۶ فیزیک پایه دهم ریاضی

جواب صفحه ۴۸ فیزیک پایه دهم ریاضی

۱-۲ حالت های ماده

۱- دریافت خود را از شکل‌های ‌زیر بر اساس مفاهیمی که از سه حالت معمول ماده فراگرفته‌اید بیان کنید.

جواب قسمت الف) در گازها، فاصله بین مولکول‌ها بسیار بزرگ است و مولکول‌ها در وضعیت نامنظمی با یکدیگر قرار دارند.
جواب قسمت ب) در مایعات، فاصله بین مولکول‌ها کمتر است و مولکول‌ها به صورت نامنظم در کنار یکدیگر قرار دارند.
جواب قسمت پ) در جامدات، مولکول‌ها فاصله‌ای کمتر از گازها و مایعات دارند و به صورت منظم و کنار هم قرار می‌گیرند

۲- توضیح دهید از سه حالت مختلف ماده در چه بخش‌هایی از یک دوچرخه و به چه دلیلی استفاده شده است.

• به دلیل استحکام بالا، از جامد در ساخت بدنه استفاده شده است.
• برای کاهش اصطکاک و روانکاری، از مایع (روغن) در زنجیر و چرخ‌دنده استفاده شده است.
• برای کاهش ضربه و کاهش وزن، از گاز در باد لاستیک‌ها استفاده شده است.

۳- هنگام پاک کردن تخته سیاه، ذرات گچ به طور نامنظم در هوای اطراف پراکنده شده و حرکت می‌کنند. این حرکت نامنظم ذرات گچ، مطابق شکل روبه رو مدل سازی شده است.

الف) چه عاملی باعث حرکت نامنظم ذره‌های گچ می‌شود؟
پاسخ : برخورد مولکول های هوا به ذرات گچ.

ب) مولکول‌های هوا بسیار کوچک‌تر و و سبک‌تر از ذره‌های گچ هستند و توسط میکروسکوپ هم دیده نمی‌شوند. توضیح دهید چگونه این تجربهٔ ساده، شاهدی بر وجود مولکول‌های هواست.

تعداد و جهت برخوردهای مولکول‌ها در مولکول‌های هوا بسیار متفاوت و تند است، که باعث حرکت نامنظم ذرات گچ می‌شود. در صورت عدم وجود مولکول‌های هوا، به دلیل نیروی وزن و شتاب ثابت g ذرات گچ به سمت زمین سقوط می‌کنند.

۴- توضیح دهید چرا
الف) پدیده پخش در گازها، سریع‌تر از مایع‌ها انجام می‌شود. در توضیح خود به چند مثال نیز اشاره کنید.

ه دلیل اینکه فاصله بین مولکول های گاز بیشتر از مایعات است، نیروی بین مولکولی در گازها کمتر از مایعات و دیگر حالات ماده است. در نتیجه، وقتی ذرات هوا با ذرات عطر برخورد میکنند، با توجه به سرعت زیاد حرکت مولکول های هوا و برخورد کمی که با مولکول های دیگر هوا دارند، ذرات عطر به راحتی در هوای اتاق پخش می‌شوند. این اتفاق به دلیل این است که فاصله بین مولکول ها در گاز بیشتر و برخورد کمتری اتفاق می‌افتد، که باعث تغییر مسیر کمتری برای ذرات عطر می‌شود و آنها براحتی در هوا حرکت می کنند.

ب) یک بادکنک پر از باد، حتی اگر دهانه آن نیز کاملاً بسته شده باشد، باز هم رفته رفته کم باد می‌شود.

فاصله بین مولکول‌های دیواره بادکنک بزرگتر از اندازه مولکول‌های هوا است، به همین دلیل مولکول‌های هوا می‌توانند با برخورد به دیواره بادکنک از آن عبور کرده و در نتیجه بادکنک به آرامی کم باد می‌شود.

۲ـ۲ نیروهای بین مولکولی

۵- شیشه گران برای چسباندن تکه‌های شیشه به یکدیگر، آنها را آن قدر گرم می‌کنند که نرم شوند. این کار را با توجه به کوتاه بُرد بودن نیروی جاذبه بین مولکولی توضیح دهید.

زیرا نیروهای بین مولکولی کوتاه برد نسبتاً ضعیف هستند، برای اتصال دو قطعه شیشه به یکدیگر باید مولکول های هر قطعه را در فاصله‌ای مناسب از یکدیگر قرار داد. این عمل باعث شکل‌گیری نیروهای بین مولکولی بین دو قطعه می‌شود که باعث اتصال آنها به یکدیگر می‌شود. با افزایش دما، جنبش مولکولی بیشتر می‌شود و در نتیجه مولکول‌های دو قطعه شیشه می‌توانند به طور مشترک در فاصله‌ای مناسب از یکدیگر قرار گیرند تا بین آنها نیروی جاذبه بین مولکولی بوجود آید و باعث اتصال دو قطعه به هم شود.

۶- الف) توضیح دهید چرا وقتی قلم مویی را از آب بیرون می‌کشیم (شکل الف)، موهای آن به هم می‌چسبند. (اشاره: به پدیده کشش سطحی در مایع‌ها توجه کنید.)

چون قلم را به بیرون از آب می‌کشیم، سطح خارجی قلم با آب پوشیده می‌شود و به همین دلیل نیروی کشش سطحی بین مولکول‌های آب، موهای قرار گرفته در کنار هم را به هم می‌چسباند.

ب) شکل (ب) دو لوله مویین هم جنس را نشان می‌دهد که درون مایعی قرار دارند. چرا ارتفاع مایع درون لوله b از لوله دیگر کمتر است؟ با توجه به شکل، نیروی هم چسبی مایع را با نیروی دگرچسبی مایع و لوله‌های مویین مقایسه کنید.

در حالتی که از لوله‌های مویین استفاده می‌کنیم، تغییر ارتفاع مایع در داخل لوله به وابستگی از قطر لوله است. به عبارت دیگر، هر چقدر قطر لوله بزرگتر باشد، ارتفاع مایع کمتری در داخل لوله نسبت به ارتفاع مایع در ظرف خواهیم داشت. در این مثال خاص نیز، زیرا قطر لوله b بیشتر است، ارتفاع مایع در لوله نیز کمتر است.

این اختلاف در ارتفاع مایع به دلیل تفاوت در نیروی دگرچسبی بین مولکول‌های مایع و مولکول‌های شیشه به وجود می‌آید. در واقع، نیروی دگرچسبی بین مولکول‌های مایع و مولکول‌های شیشه بیشتر از نیروی هم‌چسبی بین مولکول‌های مایع است.

۷- تغییرات اقلیمی سال‌های اخیر در کشورهای غرب ایران، پدیده خطرناک ریزگردها را به مناطق وسیعی از کشورمان گسترش داده است. چگالی ریزگردها در حالتی که ته نشین شده باشد تقریباً دو برابر چگالی آب است.

الف) چرا بادهای نسبتاً ضعیف قادرند توده‌های بزرگی از ریزگردها را به حرکت درآورند در حالی که توفان‌های شدید دریایی تنها مقدار اندکی آب را به صورت قطره‌های ریز به طرف بالا می‌پاشند؟

نیروی جاذبه که در سطح آب وجود دارد، عاملی است که مانع جدا شدن قطرات ریز آب از سطح آن میشود. اما باید توجه کرد که این نیرو در بین ذرات ریزگردها وجود ندارد و تاثیر آن تنها در حاشیه سطح آب قابل ملاحظه است.

ب) بررسی کنید برای مقابله با این پدیده و مهار آن، چه تدابیری را می‌توان اندیشید.

هر قدر کمتر ریزگردها از سطح زمین جدا می‌شوند، به اندازه‌ای که رطوبت سطح زمین بیشتر است. به همین دلیل، روش‌هایی مانند حفظ منابع آب زمین، کشت گیاهان و مقابله با خشکسالی و برداشت غیرمتعادل منابع آبی، می‌تواند به حفظ رطوبت سطح زمین و جلوگیری از این پدیده‌ها کمک کند.

جواب صفحه ۴۹ فیزیک پایه دهم ریاضی

۸- نوعی ماهی به نام ماهی کمان گیر با جمع کردن آب در دهان خود و پرتاب آن به سوی حشراتی که در بیرون از آب، روی گیاهان نشسته‌اند، آنها را شکار می‌کند و می‌خورد (شکل الف). هد‌ف‌گیری آنها به اندازه‌ای دقیق است که معمولاً در این کار اشتباه نمی‌کنند. کدام ویژگی فیزیکی آب این امکان را به ماهی کمان گیر برای شکار می‌دهد؟

یک نیروی چسباننده بین حشره و آب موجب می‌شود که آب در حین عبور حشره به سمت پایین نیز به همراه حشره وارد آب شود.

۲ـ۳ فشار در شاره ها

۹- مساحت روزنه خروج بخار آب، روی درب یک زودپز ۴/۰mm۲ است ( شکل روبه رو). جرم وزنه‌ای که روی این روزنه باید گذاشت چقدر باشد تا فشار داخل آن در ۲/۰atm نگه داشته شود؟ فشار بیرون دیگ زودپز را ۱/۰atm بگیرید.

برای حفظ فشار داخلی زودپز، نیروی ناشی از اختلاف فشار داخل و خارج ظروف باید با وزن کامل وزنه برابر باشد:

۱۰- شکل روبه رو یک جوسنج ساده جیوه‌ای را نشان می‌دهد. (ضخامت دیواره شیشه ای را نادیده بگیرید.)

الف) در ناحیه A چه چیزی وجود دارد؟

جواب : مقدار بسیار ناچیزی بخار جیوه

ب) چه عاملی جیوه را درون لوله نگه می‌دارد؟

جواب : فشار هوای محیط

پ) فشار هوای محیطی که این جوسنج در آنجا قرار دارد چقدر است؟

ت) اگر این جوسنج را بالای کوهی بیریم چه تغییری در ارتفاع ستون جیوه درون لوله رخ می‌دهد؟ دلیل آن را توضیح دهید.

با توجه به کاهش فشار هوای محیط در ارتفاعات، می‌توان بر اساس رابطه P۰=pgh، تقریبا مشاهده کرد که مقدار p و g با کاهش ارتفاع ستون جیوه (h) نیز کاهش می‌یابد.

جواب صفحه ۵۰ فیزیک پایه دهم ریاضی

۱۱- الف) ارتفاع چهار شهر مرتفع ایران از سطح دریا، به شرح زیر است:
فریدون شهر: ۲۶۱۲m
سمیرم: ۲۴۳۴m
بروجن: ۲۲۶۵m
شهرکرد: ۲۰۷۲m

با توجه به نمودار شکل ۲-۱۶-ب، فشار تقریبی هوا را در این چهار شهر بنویسید.

فریدون شهر ۷۴kPa ، سمیرم ۷۶kPa ، بروجن ۷۸kPa ، شهرکرد ۸۰kPa

ب) چگالی میانگین هوا تا ارتفاع ۳ کیلو متری از سطح دریای آزاد حدود ¯p=۱/۰۱kg/m۳ است. با از استفاده ز رابطه P=P∘−¯pgh فشار هوا را در این شهرها حساب کنید و مقادیر به دست آمده را با نتیجه قسمت الف مقایسه کنید.

۱۲- غواص‌ها می‌توانند با قرار دادن یک سر لوله‌ای در دهان خود، در حالی که سر دیگر آن از آب بیرون است، تا عمق بیشینه‌ای در آب فرو روند و نفس بکشند (شکل روبه رو). با گذشتن از این عمق، اختلاف فشار درون و بیرون ریه غواص افزایش می‌یابد و غواص را ناراحت می‌کند. چون هوای درون ریه از طریق لوله با هوای بیرون ارتباط دارد، فشار هوای درون ریه، همان فشار جو است در حالی که فشار وارد بر قفسه سینه او، همان فشار در عمق آب است. در عمق ۶/۱۵m از سطح آب، اختلاف فشار درون ریه غواص با فشار وارد بر قفسه سینه او چقدر است؟ (خوب است بدانید که غواص‌های مجهز به مخزن هوای فشرده می‌توانند تا عمق بیشتری در آب فرو روند، زیرا فشار هوای درون ریه آنها با افزایش عمق، همپای فشار آب بر سطح بیرونی بدن زیاد می‌شود.)

مانطور که می‌دانیم، فشار هوای درون ریه غواص برابر با فشار جو (P۰) است و همچنین فشار وارد بر قفسه سینه نیز برابر با فشار در عمق آب (P) است. تفاوت فشار درون ریه و فشار وارد بر قفسه سینه به صورت زیر قابل بیان است:

۱۳- درون لوله U شکلی که به یک مخزن محتوی گاز وصل شده است جیوه (p۱= ۱۳۶۰۰ kg/m۳) و مایعی با چگالی نامعلوم p۲ وجود دارد (شکل روبه رو).
اگر فشار هوای بیرون لوله U شکل ۱۰۱KPa باشد، چگالی مایع را تعیین کنید.

۱۴- در شکل روبه رو مقدار h چند سانتی متر است؟ فشار هوای محیط را ۱۰۱KPa و چگالی آب را ۱۰۰۰kg/m۳ بگیرید.

۱۵- لوله U شکلی را در نظر بگیرید که محتوی حجم مساوی از آب و روغن است (شکل روبه رو). با توجه به اطلاعات روی شکل، فشار پیمانه‌ای هوای درون ریه شخصی که از شاخه سمت چپ لوله درون آن دمیده، چقدر است؟ چگالی روغن را ۸۰۵kg/m۳ بگیرید.

جواب صفحه ۵۱ فیزیک پایه دهم ریاضی

۲ـ۴ شناوری

۱۶ – توضیح دهید چرا نیروی شناوری برای جسمی که در یک شاره قرار دارد رو به بالاست.

به دلیل اینکه فشار شاره در سطح پایینی جسم بیشتر از فشار شاره در سطح بالایی جسم است، نیروی خالص به سمت بالایی به جسم اعمال می شود که همان نیروی شناوری است.

۱۷- در لوله‌ای پر از آب مطابق شکل زیر، آب از چپ به راست در جریان است. روی این لوله ۵ قسمت (B ، C ،D ،E و A) نشان داده شده است.

الف) در کدام یک از قسمت‌های لوله، تندی آب، در حال افزایش، در حال کاهش، یا ثابت است؟ لوله با یکدیگر مقایسه کنید.

مانطور که با طبق معادله پیوستگی A۱V۱ = A۲V۲ مشخص است، هرچه سطح مقطع بزرگتر باشد، تندی شاره کاهش می‌یابد و درعوض، در قسمت‌های A، C و E ثابت است. همچنین به طور معکوس، تندی شاره در قسمت‌های B افزایش می‌یابد و در قسمت D کاهش می‌یابد.

ب) تندی آب را در قسمت‌های A و E ، C لوله با یکدیگر مقایسه کنید.

با توجه به معادله پیوستگی و برابری سطح مقطع در بخش‌های E و A و کاهش آن در مقایسه با بخش C، می‌توانیم نتیجه بگیریم که:

۱۸- دو نوار کاغذی به طول تقریبی ۱۰cm را مطابق شکل (الف) به انتهای یک نی نوشابه بچسبانید. وقتی مطابق شکل (ب) به درون نی دمیده می‌شود نوارهای کاغذی به طرف یکدیگر جذب می‌شوند. با توجه به اصل برنولی دلیل این پدیده را توضیح دهید.

با دمیدن در نی به شدت، هوا در فضای بین کاغذها در حال کاهش فشار است و به اصل برنولی تابعی از فشار هوا می باشد.
از این رو، فشار هوا در بین کاغذها کاهش می یابد و در نتیجه، نوارهای کاغذی به هم نزدیک تر می شوند.

۱۹- شکل روبه رو کاربراتور یک موتور بنزینی قدیمی را نشان می‌دهد. حجم هوایی که وارد کاربراتور می‌شود توسط دریچه پروانه‌ای که به سیم گاز خودرو وصل شده، قابل تنظیم است. با توجه به کاربرد اصل برنولی در ساختمان یک کاربراتور، توضیح دهید چرا با فشردن بیشتر پدال گاز، دور موتور خودرو افزایش می‌یابد و خودرو می‌تواند سریع‌تر حرکت کند.

⭕️ تذکر: دانش‌آموز عزیز، لطفاً توجه کنید که مطالب درسی در این وب‌سایت صرفاً به منظور کمک و آموزش قرار داده شده‌اند و نباید از آن ها به‌طور نادرست استفاده کنید. لذا، پیش از مشاهده پاسخ‌ها، لطفاً یکبار دیگر خودتان به سوالات پاسخ دهید و در صورت بروز مشکلات، از این پاسخ‌ها کمک بگیرید.

همچنین بخوانید : جواب پرسش صفحه ۴۵ فیزیک پایه دهم ریاضی

✅ به پایان جواب پرسش‌ها و مسئله‌های فصل 2 صفحه 48 و 49 و 50 و 51 فیزیک ۱ پایه دهم ریاضی رسیدیم، جهت مشاهده گام به گام سایر کتاب های درسی‌تان کافیست آن را به همراه عبارت «ماگرتا» در گوگل جست و جو فرمایید. همچنین اگر سوالی داشتید حتما آن را از بخش دیدگاه بپرسید.