La main à la pâte
كيف يتم تعريف مفهوم السطح الحر؟
27/05/2003
تاريخ
 
سؤال من
 
كيف نعرف مفهوم السطح الحر (بتجربة الأواني المستطرقة)؟
 

 
 
11/06/2003
تاريخ
 
إجابة من
 

من الأفضل في بادئ الأمر تحديد المقصود "بالسطح الحر للسائل". يمكن أن نقول أنه الجزء من السائل الذي لا تحتجزه جوانب الإناء. كما يمكننا أن نقول كذلك إذا سمح لنا باستخدام مفهوم الضغط أن ضغط السائل بكل النقاط الموجودة بهذا السطح يكون منعدم (أي متساوٍ) وأن ضغط الجو متساوٍ وغير منعدماً بالطبع. ولكن إذا لم نرد أن نربك أنفسنا بمفهوم الضغط فإن بإمكاننا ببساطة تأكيد أن الماء يأخذ شكل الإناء الذي يحتويه وأن في حالة السكون يكون السطح الحر مستويا وأفقيا (وتعد هذه أيضا طريقة لتعريف الاتجاه الأفقي). وفي حالة الأواني المستطرقة، ينتشر الماء بكل الجهاز بحيث يكون سطحه الحر (لا يوجد سوى سطح واحد دائما!) مستويا وأفقيا (وكنت أقول "كالمعتاد"). إن هيئة الإناء غريبة إلى حد ما وهذا كل ما في الأمر. وإذا كان أحد جزئي الجهاز أقصر من الجزء الآخر فسوف يحاول الماء الارتفاع لنفس المستوى بالجانبين ولكن نتيجة لعدم وجود الحاوي بالجانب الأقصر فسوف يسقط جزء من الماء المتصاعد (الذي من ضمن ما يخضع إليه الجاذبية الأرضية) مما يتسبب في عمل نافورة جميلة.