ما الضغط؟
الضغط هو مقدار القوة المؤثرة على وحدة المساحة. إذا أثرت القوة نفسها على مساحة صغيرة يكون الضغط أكبر، وإذا توزعت على مساحة كبيرة يكون الضغط أقل. لهذا تغوص المرأة ذات الكعب الرفيع في الرمل أكثر من شخص يلبس حذاءً عريضًا، رغم أن الكتلة قد لا تكون أكبر. المساحة هنا هي اللاعب الخفي.
العلاقة الأساسية: الضغط = القوة ÷ المساحة. لذلك يمكن تقليل الضغط بزيادة المساحة، أو زيادته بتقليل المساحة.
الضغط في السوائل
السوائل تؤثر بضغط في جميع الاتجاهات. يزداد ضغط السائل كلما زاد العمق؛ لأن وزن السائل فوق النقطة المدروسة يكون أكبر. لذلك يكون الضغط عند قاع الخزان أعلى من الضغط قرب السطح.
مبدأ باسكال
ينص مبدأ باسكال على أن الضغط المؤثر في سائل محصور ينتقل بالتساوي إلى جميع أجزاء السائل وجدران الوعاء. هذه الفكرة بسيطة لكنها قوية جدًا، وهي أساس أنظمة هيدروليكية كثيرة.
إذا ضغطت على مكبس صغير في سائل محصور، ينتقل الضغط إلى مكبس آخر. وإذا كان المكبس الثاني أكبر مساحة، فإن القوة الناتجة عليه تكون أكبر. هكذا نستطيع رفع سيارة بقوة صغيرة نسبيًا في الرافعة الهيدروليكية.
المكبس الهيدروليكي
يتكون المكبس الهيدروليكي من سائل محصور ومكبسين غالبًا مختلفي المساحة. عندما تؤثر قوة على المكبس الصغير، يتولد ضغط في السائل. ينتقل الضغط إلى المكبس الكبير، وبسبب كبر مساحته تنتج قوة أكبر. لكن المكبس الكبير يتحرك مسافة أصغر؛ لأن الطاقة لا تأتي من جيب المائع فجأة.
أمثلة من الحياة اليومية
- رافعات السيارات في ورش الصيانة.
- فرامل السيارات الهيدروليكية.
- الكراسي الهيدروليكية التي ترتفع وتنخفض.
- بعض معدات البناء الثقيلة.
أمثلة امتحانية محلولة
السؤال: إذا زادت مساحة السطح وبقيت القوة ثابتة، ماذا يحدث للضغط؟
الإجابة: يقل الضغط.
السؤال: لماذا يستطيع المكبس الهيدروليكي رفع جسم ثقيل؟
الإجابة: لأن الضغط ينتقل في السائل المحصور، والقوة على المكبس الكبير تزداد بسبب كبر مساحته.
السؤال: أين يكون ضغط الماء أكبر: قرب سطح البحيرة أم في القاع؟
الإجابة: في القاع.
مفاتيح حل سريعة
- ضغط = قوة ÷ مساحة.
- المساحة الصغيرة تعطي ضغطًا أكبر عند القوة نفسها.
- ضغط السائل يزداد مع العمق.
- مبدأ باسكال: الضغط في سائل محصور ينتقل بالتساوي.
مصادر موثوقة للاستزادة
- OpenStax Physics - Pressure in Fluids: https://openstax.org/books/physics/pages/11-4-variation-of-pressure-with-depth-in-a-fluid
- Khan Academy - Fluids: https://www.khanacademy.org/science/physics/fluids