الضغط
| English | العربية |
|---|---|
| pressure/ˈpreʃə/ | الضغط |
| pascal/ˈpæskl/ | باسكال. |
| fluids/ˈfluːɪdz/ | السوائل |
لماذا المقلم الحاد يقطع
- اضغط عصا غير حادة في يدك — لن يحدث شيء. دبوس حاد بنفس الدفع يسبب ألماً.
- القوة نفسها؛ ما تغير هو المساحة المؤثرة عليها.
- هذه الفكرة هي الضغط — وتشرح السكاكين وأحذية الثلج والعمق البحري.
ما هو الضغط؟
- الضغط هو القوة الضاغطة على كل وحدة مساحة:
- الوحدة هي باسكال (Pa)؛ $1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$.
- نفس القوة، مساحة أصغر → ضغط أكبر.
الضغط
p = ρg·h
ضغط السائل يتناسب طرديًا مع العمق.
صندوق يضغط للأسفل بقوة مقدارها $200\ \text{N}$ على مساحة $0.50\ \text{m}^2$. ما هو الضغط بوحدة الباسكال (Pa)؟
$p = \dfrac{F}{A} = \dfrac{200}{0.50} = 400\ \text{Pa}$.
لماذا المساحة مهمة
- المقلم الحاد أو الدبوس له مساحة صغيرة جداً، فينتج ضغطاً هائلاً ويقطع أو يخترق بسهولة.
- أحذية الثلج وإطارات الجرارات لها مساحة كبيرة، فتنتج ضغطاً صغيراً ولا تغوص.
- أقدام الجمل الواسعة تعمل بنفس الطريقة على الرمال الطرية.
نفس القوة، مساحات مختلفة → ضغوط مختلفة. القاعدة الضيقة تغوص؛ القاعدة العريضة تبقى فوق.
مثال محلول. شخص وزنه 600 N يقف على قدم واحدة (مساحة $0.02\ \text{m}^2$). الضغط $= \dfrac{600}{0.02} = 30\,000\ \text{Pa}$. على القدمين (مساحة $0.04\ \text{m}^2$): الضغط $= 15\,000\ \text{Pa}$ — النصف تقريباً.
الضغط يؤثر في جميع الاتجاهات في الموائع. عند الغوص عميقاً،水压 يضغط على أذنك من كل جانب — ليس فقط من الأعلى. المعادلة $\Delta p = \rho g\,\Delta h$ تعطي الضغط عند ذلك العمق في جميع الاتجاهات.
لماذا تقطع السكين الحادة أفضل من غير الحادة (بنفس قوة الدفع)؟
نفس القوة المؤثرة على مساحة صغيرة تعطي ضغطًا كبيرًا جدًا ($p = F/A$)، مما يسهل القطع.
أحذية الثلوج تمنعك من الغوص في الثلج لأنها:
المساحة الأكبر تعني ضغطًا أقل لنفس الوزن، لذا لا تغوص.
الضغط في السائل
- في السوائل، يزداد الضغط مع العمق ومع كثافة السائل:
- يؤثر في جميع الاتجاهات، وليس فقط للأسفل.
- لهذا السبب تُبنى السدود أكثر سماكة في الأسفل، حيث يكون ضغط الماء أعظم، ولماذا تؤلم أذنك تحت الماء بعمق.
كلما زاد عمق السائل، زادت الضغط، لذا يزداد الدفع للخارج على الجدار مع العمق
ضغط السائل يؤثر في جميع الاتجاهات، وليس فقط لأسفل.
يُدفع السائل بالتساوي في جميع الاتجاهات عند عمق معين — ولهذا السبب يضغط أيضًا على جدران الوعاء.
أوجد الضغط الإضافي $2.0\ \text{m}$ عند عمق $\rho = 1000\ \text{kg/m}^3$ في الماء (كثافته $g = 9.8\ \text{N/kg}$)، بوحدة الباسكال (Pa).
$\Delta p = \rho g\,\Delta h = 1000 \times 9.8 \times 2.0 = 19\,600\ \text{Pa}$.
لقد فهمت الأمر
- الضغط $p = \dfrac{F}{A}$، الوحدة باسكال ($1\ \text{Pa} = 1\ \text{N/m}^2$)
- مساحة صغيرة → ضغط كبير (سكين)؛ مساحة كبيرة → ضغط صغير (أحذية الثلوج)
- في السوائل، يرتفع الضغط مع العمق والكثافة: $\Delta p = \rho g\,\Delta h$، مؤثر في جميع الاتجاهات