حفر ثقب قطره cm 0.85 في صفيحة من الفولاذ عند C 30.0 فكان الثقب يتسع بالضبط تقضيم من الألومنيوم له القطر نفسه، ما مقدار الفراغ بين الصفيحة والقضيب عندما يبردان لدرجة حرارة C" 0.0 ؟؟
الإجابة الصحيحة من خلال موقع بوابة الإجابات هي:
يتقلص الألومنيوم بدرجة أكبر من الفولاذ افترض أن تمثل قطر القضيب =-6.38x10 cm بالنسبة إلى الفولاذ يتقلص قطر الثقب في صفيحة الفولاذ وفق المعادلة التالية =3.06x10-4 cm مقدار الفراغ بين القضيب والصفيحة يساوي :10-4cm
لفهم هذه المسألة الفيزيائية المتعلقة بالتمدد الحراري للمواد، سنقوم بتحليل ما يحدث للقضيب المصنوع من الألومنيوم والثقب الموجود في صفيحة الفولاذ عند انخفاض درجات الحرارة من $30.0^\circ\text{C}$ إلى $0.0^\circ\text{C}$ (أي بحدوث تغير في درجات الحرارة مقداره $-30^\circ\text{C}$).
- فكرة الفيزياء الأساسية: المواد تتمدد بالتسخين وتتقلص بالتبريد، ولكل مادة معامل تمدد حراري خاص بها يجعلها تتقلص بمعدل يختلف عن المواد الأخرى.
- خطوات الحل والشرح:
- تقلص قضيب الألومنيوم:
عندما يبرد القضيب، ينكمش ويصغر قطره. مقدار التغير في قطر قضيب الألومنيوم نتيجة التبريد يساوي:
$$-6.38 \times 10^{-4} \text{ cm}$$
*(الإشارة السالبة تعني تقلصاً ونقصاناً في الحجم).*
- تقلص ثقب صفيحة الفولاذ:
الفولاذ يتمدد ويتقلص أيضاً مع الحرارة، وعندما تبرد الصفيحة، يتقلص الثقب الموجود فيها ويصغر قطره هو الآخر وفقاً لمعادلة التمدد الطولي للفولاذ، ليصبح مقدار التغير في قطر الثقب:
$$3.06 \times 10^{-4} \text{ cm}$$
- حساب الفراغ بين القضيب والصفيحة:
لكي نعرف مقدار الفراغ (أو الفرق) الذي سيظهر بينهما بعد البرودة، نقوم بحساب الفرق بين معدلي تقلص المادتين؛ لأن الألومنيوم يتقلص بدرجة أكبر وبسرعة أكبر مقارنة بالفولاذ، مما يترك فراغاً بينه وبين حواف الثقب المصنوع من الفولاذ.
بإجراء الحسابات للفرق بين التغيرين، ينتج أن مقدار الفراغ النهائي بين القضيب والصفيحة يساوي:
$$10^{-4} \text{ cm}$$
اذا كان لديك إجابة افضل او هناك خطأ في الإجابة علي سؤال حفر ثقب قطره cm 0.85 في صفيحة من الفولاذ عند C 30.0 فكان الثقب يتسع بالضبط تقضيم من الألومنيوم له القطر نفسه، ما مقدار الفراغ بين الصفيحة والقضيب عندما يبردان لدرجة حرارة C" 0.0 ؟ اترك تعليق فورآ.
