سر فصل: تعريف فشار ورابطه فشار

نمونه 10 -مطلب درسي: تعريف فشار

نيروي وارده بر سطح را فشار گويند که  يک کميت اسکالر بوده و  واحد آن پاسکال است.

فشار هوا در سطح زمين با فشار خون بدن در حال تعادل است. فشار وارده از طرف هوا بر بدن را فشار خارجي و فشار خون داخل بدن را فشار داخلي گويند. با زياد شدن ارتفاع(صعود به آسمان) فشار هوا کاهش مي‌يابد، در نتيجه در ارتفاعات تعادل بين فشار  هوا (فشار خارجي) و فشار خون (فشار داخلي) از بين مي‌رود و فشار خون از فشار هوا بيشتر  مي‌شود وحاصل اين عدم تعادل احساس سنگيني بر دستگاه تنفسي بدن است که بر اثر افزايش فشار خون بر عروق تنفسي تحميل مي‌شود و مجراي تنفس را تنگ کرده و موجب دشواري نفس کشيدن مي‌شود. 

در قرآن نيز به‌اين موضوع اشاره شده است: «فَمَن يُرِدِ اللّهُ أَن يَهْدِيَهُ يَشْرَحْ صَدْرَهُ لِلإِسْلاَمِ وَمَن يُرِدْ أَن يُضِلَّهُ يَجْعَلْ صَدْرَهُ ضَيِّقًا حَرَجًا كَأَنَّمَا يَصَّعَّدُ فِي السَّمَاءكَذَلِكَ يَجْعَلُ اللّهُ الرِّجْسَ عَلَى الَّذِينَ لاَيُؤْمِنُونَ؛[1] هر كه را خدا بخواهد هدايت كند سينه‏اش را براى پذيرفتن اسلام مى‏گشايد و هر كه را بخواهد گمراه كند سينه‏اش را تنگ و سخت نموده گويى مى‏خواهد به آسمان بالا رود، بدينسان خدا بر كسانى كه‌ايمان نمى‏آورند ناپاكى مى‏نهد».

تشبيه‌اينگونه افراد به كسى كه مى‏خواهد به آسمان بالا رود از‌اين نظر است كه صعود به آسمان باعث فشار زيادي به جسم مي‌شود و پذيرش حق براى آنها نيز چنين است. امروزه ثابت شده كه هواى اطراف كره زمين در نقاط مجاور‌اين كره كاملا فشرده و براى تنفس انسان آماده است، اما هر قدر به طرف بالا حركت كنيم هوا رقيقتر و درنتيجه فشار و ميزان اكسيژن آن كمتر مى‏شود به حدى كه اگر چند كيلومتر از سطح زمين به طرف بالا (بدون ماسك اكسيژن) حركت كنيم تنفس كردن براى ما هر لحظه مشكل و مشكلتر مى‏شود و اگر به پيشروى ادامه دهيم تنگى نفس و كمبود اكسيژن سبب بيهوشى ما مى‏گردد، بيان‏‌اين تشبيه در آن روز كه هنوز‌اين واقعيت علمى به ثبوت نرسيده بود در حقيقت از معجزات علمى قرآن محسوب مى‏شود.

سرفصل: شناوري

نمونه 11 -مطلب درسي: تعادل اجسام شناور

نيروهاي وارد به يک جسم شناور شامل وزن جسم و نيروي ارشميدس ميباشند. تعادل‌اين نيروها موجب شناور ماندن جسم در سيال ميگردد[2]. قوانين شناوري و تعادل شناورها بر روي آب، از جمله نعمتهاي خداوند است که در قرآن به آن تصريح شده است:

«ألَمْ تَرَ أَنَّ الْفُلْکَ تَجْرِي فِي الْبَحْرِ بِنِعْمَتِ اللّهِ لِيُرِيَکُمْ مِنْ آياتِهِ إِنَّ فِي ذالِکَ لَآيات لِکُلِّ صَبّار شَکُور؛[3] آيا نديدى کشتيها به برکت نعمت خدا در دريا حرکت مى کنند تا بخشى از آياتش را به شما نشان دهد؟! در‌اينها نشانه‌هايى است براى هر شکيباى شکرگزار».

بدون شك حركت كشتيها بر صفحه اقيانوسها نتيجه مجموعه‏اى از قوانين آفرينش است:

حركت منظم بادها از يك سو.

وزن مخصوص چوب يا مواردى كه با آن كشتى را مى‏سازند از سوى ديگر.

ميزان غلظت آب از سوى سوم.

و فشارى كه از ناحيه آب بر اجسامى كه در آن شناور مى‏شوند از سوى چهارم.

و هر گاه در يكى از‌اين امور اختلالى رخ دهد يا كشتى در قعر دريا فرو مى‏رود، يا واژگون مى‏شود و يا در وسط دريا سرگردان و حيران مى‏ماند.

اما خداوندى كه اراده كرده است پهنه درياها را بهترين شاهراه براى مسافرت انسان‌ها، و حمل مواد مورد نياز از نقطه‏اى به نقطه ديگر قرار دهد،‌اين شرائط را كه هر يك نعمتى از نعمتهاى او است فراهم ساخته.

عظمت قدرت خدا در صفحه اقيانوسها و كوچكى انسان در مقابل آن به قدرى است كه در گذشته كه تنها از نيروى باد براى حركت كشتى استفاده مى‏شد، اگر تمام مردم جهان جمع مى‏شدند كه يك كشتى را در وسط دريا بر خلاف مسير يك باد سنگين به حركت در آورند قدرت نداشتند.

و امروز هم كه قدرت موتورهاى عظيم جانشين باد شده است باز وزش طوفان آن قدر سخت و سنگين است كه عظيمترين كشتيها را جابجا مى‏كند، و گاه آنها را در هم مى‏شكند.

مسأله حرکت کشتي در آب و تعادل آن به قدري مهم است که در قرآن به آن سوگند خورده شده است.

«فَالْجارِياتِ يُسْراً ؛[4]و سوگند به كشتيها كه به آسانى روانند».

درس: مکانيک سيالات

سرفصل : آيروديناميک

نمونه 12 -مطلب درسي: نيروهاي آيروديناميک

نيروي‌هاي آيروديناميک در اثر برخورد هوا با يک جسم توليد مي‌شود.‌اين جسم مي‌تواند تير چراغ‌ برق، يک آسمان خراش، پل، هواپيما و يا کابل برق فشار قوي باشد. نيروي آيروديناميکي بستگي به شکل جسم خاصي که در معرض وزش باد قرار گرفته است، دارد. نيروهاي آيروديناميکي شامل نيروهاي برآ و پسا و همچنين گشتاور آيروديناميکي مي‌باشند که در شکل (2-3) ديده مي‌شود.

شکل 2-3: نيروهاي آيروديناميکي وارد بر‌ايرفويل

نيروي برآ، نيرويي است که عامل بالا رفتن جسم پرنده در هوا مي‌باشد. هنگامي که‌اين نيرو بر نيروي وزن جسم غلبه مي‌کند، جسم به سمت بالا حرکت مي‌کند. در واقع به خاطر وجود هوا و برخورد آن با جسم پرنده، نيروي برآ به سمت بالا به جسم وارد مي‌شود و در صورت عدم وجود هوا چنين نيرويي بوجود نمي‌آيد.

خداوند نيز در قرآن بطور واضحي به تاثير مستقيم وجود هوا بر پرواز پرندگان اشاره دارد. در سوره نحل تاکيد بر کلمه «جوالسماء» و استفاده از آن به جاي کلمه «السماء» مي‌تواند اشاره مستقيم به لزوم وجود هوا براي پرواز پرندگان باشد.

«أَ لَمْ يَرَوْا إِلَى الطَّيْرِ مُسَخَّرات فِي جَوِّ السَّماءِ ما يُمْسِکُهُنَّ إِلاَّ اللّهُ إِنَّ فِي ذلِکَ لَآيات لِقَوْم يُؤْمِنُونَ؛[5] آيا به سوى پرندگانى که در جوّ آسمان رام شده‏اند ننگريسته‏اند جز خدا کسى آنها را نگاه نمى‏دارد راستى در‌اين(قدرت ‏نمايى)براى مردمى که‌ايمان مى‏آورند نشانه ‏هايى است».

[1]. انعام:125.

[2].  مقدمه‌اي بر مکانيک سيالات، ص 48.

[3]. لقمان:31.

[4]. ذاريات:3.

[5]. نحل: 79.