نملأ كوب ماء حتى الحافة ثم نضع عليه قطعة من الورق نشد الورقة الى حافة الكأس بيدنا ثم نقلب الكأس، فنلاحظ أن الماء يبقى داخل الكأس!

▪لماذا لا يسقط الماء من الكوب بفعل الجاذبية عندما نقلبه؟

السبب هنا يبدو واضحاً وهو أن الورقة تحبس الماء من السقوط وهذا يدل على أن الضغط المطبق على الورقة من الخارج أكبر من الصغط المطبق على الورقة من الداخل.

لنتأكد من ذلك ونحسب الضغط المطبق على الورقة من الداخل ونقارنه مع الضغط الجوي الخارجي :

لدينا :

Pᵢ = Ps + ρ.g.h

حيث أن Ps هو ضغط البخار المُشبع الموجود في الأعلى بين سطح الماء والزجاج عندما يكون كوب الماء مقلوباً، وقيمته تكون صغيرة لهذا سوف نهمله في حالتنا هذه، h هو ارتفاع الكوب و ρ الكتلة الحجمية للماء و g شدة الثقالة.

نأخذ قيم تقريبية لكل من ارتفاع الكأس h والمساحة S التي تغطيها الورقة من الكأس :

h = 10 cm

S = 30 cm²

g = 10 N/kg

و الكتلة الحجمية للماء :

ρ = 1000Kg/m³

وبالتالي الضغط هو :

Pᵢ = 0 + 1000×10×0.1 = 10³ Pa

الضغط الجوي المطبق على الورقة من الخارج:

P₀ = 10⁵ Pa >> 10³ Pa

إذن الضغط الناتج عن وزن الماء والمطبق على الورقة من الداخل أقل بكثير من الضغط الجوي المطبق من الخارج، وهذا ما يفسر عدم سقوط الماء بفعل الجاذبية.

ويمكننا بدل أن نتكلم عن الضغط أن نتكلم عن القوى المطبقة على الورقة.

• القوة المطبقة من الداخل على الورقة :

Fᵢ = Pᵢ.S

• القوة المطبقة من الخارج على الورقة :

Fₑ = P₀.S

وبما أن :

P₀ > Pᵢ

فإن :

Fₑ > Fᵢ

ومنه فإن عدم سقوط الماء يفسر بوجود قوة خارجية مطبقة على الورقة أكبر من القوة المطبقة عليها من الداخل حسب ما بيناه أعلاه .

إعداد : شعيب المستعين

المراجعة اللغوية : نادية بوحفص