انبساط سطحی
انبساط سطحی
تا اینجا انبساط طولی را در اجسام مختلف بررسی كردیم. البته باید متوجّه باشیم كه این انبساط در همه جهت ها در جسم روی می دهد. اكنون می خواهیم رابطه افزایش مساحت یك جسم را بر اثر افزایش دما به دست آوریم. به مثال زیر توجّه كنید.
یك صفحه فلزی از جنس آهن با طول 5c و عرض 2c را به اندازه 100c گرم می كنیم.
مساحت صفحه چقدر زیاد می شود؟
راهنمایی:
با توجّه به اینكه می دانیم انبساط طولی در همه جهت ها در جسم اتفاق می افتد می توان گفت كه طول و عرض این مستطیل افزایش می یابد. بنابراین طبق رابطه انبساط طولی می توان طول و عرض جدید را به دست آورد.
راهنمایی و حل:
بنابراین مساحت جدید برابر است با:
پس افزایش مساحت برابر است با:
حال اجازه دهید به كمك متغیّرها پاسخ مسأله را به دست آوریم.
با توجّه به این رابطه می توانیم مساحت جدید را بیابیم. البته اگر رابطه فوق را به صورت عبارت جبری بنویسیم خواهیم داشت:
چون ضریب انبساط طول
انبساط سطحی
اگر به كمك رابطه بالا مسأله قبل را حل كنیم خواهیم داشت:
همان طور كه می بینید در جواب قبلی نیز (با گرد كردن عدد به دست آمده) به همین مقدار رسیدیم (چه بسا با توجّه به دقت دستگاه و بحث خطاها باز هم همین عدد را نیز باید گرد كنیم).
البته صرف نظر كردن از جمله
بایستی توجّه كرد كه برای یك صفحه با شكل غیرِ هندسی هم می توانیم از رابطه انبساط سطحی استفاده كنیم یعنی:
در این قسمت توجه شما را به چند پرسش جلب می نماییم:
پرسش:
یك صفحه آلومینیومی با مساحت 20cm2 در اختیار داریم. آن را چند درجه گرم كنیم تا مساحت آن
راهنمایی و راه حل:
پرسش:
یك صفحه آلومینیومی دارای سوراخی است كه قطر آن در صفر درجه سلسیوس
راهنمایی و حل:
مسأله را به دو روش میتوان حل كرد.
روش اول: راه مستقیم حل مسأله این است كه مساحت جدید سوراخ را از رابطه
روش دوّم: (این روش ساده تری است) در این جا ما از این نكته استفاده می كنیم كه انبساط طولی در همه جهت ها اتفاق می افتد.
بنابراین با توجّه به شكل زیر دو نقطه A و B را طوری در نظر می گیریم كه فاصله بین آن ها (d) با قطر سوراخ (D) برابر باشد.
وقتی دمای صفحه به اندازه
بنابراین حل مسأله بدین شكل خواهد بود:
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا