ما هو الضغط؟
يُعرّف الضغط في الفيزياء بأنه مقدار القوة العمودية المؤثرة على وحدة المساحة. يرمز له بالرمز P أو ض، وهو كمية قياسية. وحدة قياس الضغط في النظام الدولي للوحدات هي باسكال (Pa)، حيث أن واحد باسكال يساوي نيوتن واحد لكل متر مربع (N/m²). يُعدّ الضغط عنصراً أساسياً في الديناميكا الحرارية، ويرتبط ارتباطاً وثيقاً بالحجم.
ضغط السوائل
يُعرّف ضغط السائل الساكن بأنه وزن عمود السائل فوق نقطة معينة داخل السائل. يعتمد هذا الضغط على عمق النقطة و كثافة السائل. يتوزع ضغط السائل بالتساوي في جميع الاتجاهات، مؤثراً على الأجسام المغمورة داخله وعلى جدران الوعاء المحتوي عليه.
العوامل التي تحدد ضغط السائل
يؤثر عاملان رئيسيان على ضغط السائل:
- كثافة السائل: العلاقة بين كثافة السائل وضغطه علاقة طردية، أي كلما زادت كثافة السائل، زاد ضغطه.
- عمق النقطة: العلاقة بين عمق النقطة داخل السائل وضغطه علاقة طردية أيضاً، أي كلما زاد العمق، زاد الضغط.
يمكن حساب ضغط السائل باستخدام المعادلة الرياضية التالية: ضغط السائل = كثافة السائل × تسارع الجاذبية الأرضية × العمق
مبدأ باسكال
نص مبدأ باسكال: “إذا أُثر ضغط على سائل محصور، فإن هذا الضغط ينتقل بالتساوي في جميع الاتجاهات”. هذا المبدأ أساسي في فهم سلوك السوائل وخاصةً في الأنظمة الهيدروليكية. يعني ذلك أن السائل يتخذ شكل الإناء الذي يحتويه.
الفرامل: تطبيق عملي على ضغط السوائل
تُعدّ الفرامل في السيارات مثالاً رائعاً على تطبيق مبدأ باسكال. عند الضغط على دواسة الفرامل، ينتقل الضغط عبر سائل الفرامل داخل أنابيب إلى المكابس في العجلات. هذا الضغط يدفع المكابس، مما يضغط الفرامل على الدوارات ويوقف السيارة.
بإختصار، عند ضغط سائق السيارة على دواسة الفرامل، يتحرك مكبس الإسطوانة الرئيسية، يدفع سائل الفرامل عبر الأنابيب، مما يؤدي إلى حركة مكابس الإسطوانات الفرعية في العجلات، وبالتالي ضغط أحذية الفرامل على الدوارات، مسبباً توقف العجلات.
أجهزة قياس ضغط السوائل
تستخدم عدة أجهزة لقياس ضغط السوائل، منها:
- المانومتر: يستخدم لقياس ضغط الموائع.
- الباروميتر الزئبقي: يستخدم لقياس ضغط السوائل غير المحصورة.
- الأجهزة الكباسية الزنبركية: تستخدم لقياس ضغط السوائل.
