الضغط
- الوزن يمثل قوة تؤثر عمودياً في مساحة السطح.
- الضغط: القوة العمودية المؤثرة لكل وحدة مساحة.
- قانون الضغط
الضغط = القوة / المساحة
باللغة الانجليزية :
P = F / A
وحدة القوة = نيوتن N
وحدة المساحة = m2
وحدة الضغط (N/m2) و تسمى الباسكال (Pa)
- حسب العلاقة يتبين أن العلاقة طردية بين الضغط والقوة، بينما العلاقة عكسية بين الضغط والمساحة.
- يطلق على السوائل و الغازات اسم الموائع لأن قوى الترابط بين جزيئاتها ضعيفة، وهذا ما يتيح لها القدرة على الجريان.
- تولد الموائع ضغطاً كما الاجسام الصلبة .
- تتحرك الاجسام التي يتكون منها السائل حركة مستمرة عشوائياً في الاتجاهات كلها، فتصطدم بالسطوح الصلبة الملامسة لها، وتؤثر فيها بقوى عمودية وينشأ عنها ضغط يؤثر في قاعدة وجدران الوعاء.
- يعتمد ضغط السائل عند نقطة داخله على عمقها بالنسبة إلى سطح السائل، فالجسم عند سطح الماء يتأثر بالضغط الجوي فقط، أما تحت سطح الماء يتعرض الجسم الى ضغط إضافي سببه وزن الماء فوقه.
- يزداد الضغط بازدياد العمق، يزداد الضغط بمقدار 10 قوة 5 باسكال لكل 10 متر إضافية تحت سطح الماء، لذلك يتلقى الغواصون تدريبات مكثفة و يزودون بمعدات خاصة تمكنهم من تحمل هذا الضغط.
- يزداد ضغط السائل بزيادة كثافته، فمثلاً كثافة الزئبق تعادل 13.6 تقريباً، ضعف كثافة الماء، هذا يعني أن الضغط عند نقطة على عمق 1 متر في الزئبق أكبر بكثير من الضغط عند نقطة على العمق نفسه في الماء.
- يكون ضغط السائل متساوياً عند النقاط التي تقع في مستوى أفقي واحد، لأن لها العمق نفسه.
- تنص قاعدة باسكال على أن "المائع المحصور عندما يتعرض لضغط إضافي ناتج عن قوة خارجية، فإن هذا الضغط ينتقل إلى أجزاء المائع جميعها بالمقدار نفسه"
- تعد الرافعة الهيدروليكية احدى الادوات المهمة التي تعتمد في عملها على مبدا باسكال .
- من العلاقة الضغط = القوة / المساحة، يمكن التوصل الى أن :
F2 / A2 = F1 / A1
باعادة ترتيب العلاقة الرياضية لحساب F2:
F2 = F1 * (A2/A1)
- مبدأ برنولي: " ضغط المائع يقل عندما تزيد سرعته ".
توصل برلوني إلى أن السوائل سريعة الحركة تنتج ضغطاً أقل من السوائل البطيئة الحركة وينطبق هذا المبدأ على الغازات أيضاً.
- تطبيقات على مبدأ برنولي : تصميم جناح الطائرة، إذ يصمم جناح الطائرة على أن يكون انحناؤه من الأعلى أكبر من الأسفل، هذا التصميم يجعل الهواء يتحرك بسرعتين مختلفتين عند مروره فوق الجناح وأسفله، فتكون سرعة الهواء فوق الجناح أكبر من سرعته أسفل الجناح، ووفقاً لمبدأ برنولي فإن زيادة سرعة جريان المائع تؤدي إلى نقصان ضغطه، فيتولد فرق الضغط بين أعلى الجناح وأسفله ينجم عنه قوة رفع للأعلى تتغلب على قوة الوزن للأسفل فترتفع الطائرة .