الضغط
الضغط يُعرّف كالقوة العمودية المطبقة على وحدة مساحة. يمكن التعبير عنه رياضياً بالصيغة (ض = ق/أ)، حيث تمثل وحدة القوة النيوتن ووحدة المساحة متر مربع (م²) وفقًا للنظام الدولي للوحدات. وعليه، فإن وحدة الضغط تُعتبر النيوتن/م²، والتي تُعرف باسم الباسكال. يعكس الباسكال الضغط الناتج عن قوة مقدارها 1 نيوتن تؤثر عمودياً على مساحة مقدارها متر مربع.
العوامل المؤثرة في الضغط
من الممكن استنتاج العوامل المحددة التي تؤثر على قيمة الضغط استناداً إلى قانون الضغط المذكور سابقاً. وبالتالي، فإن العوامل التي تؤثر على الضغط تشمل القوة والمساحة. حيث يتناسب الضغط طردياً مع القوة المؤثرة؛ فكلما زادت القوة، زاد الضغط الناتج على الجسم. وفي الوقت نفسه، يتناسب الضغط عكسياً مع المساحة؛ أي أنه كلما نقصت المساحة المطبقة عليها القوة، زاد الضغط الناتج.
ضغط السوائل
يمتلك السائل وزناً يسبب ضغطاً باتجاه الأسفل وفي جميع الاتجاهات المحيطة به. وهناك عدة عوامل تؤثر في ضغط السوائل، منها:
- ارتفاع السائل: يُشير إلى عمق النقطة. كلما زاد ارتفاع السائل، زاد الضغط الناتج، مما يوضح العلاقة العكسية.
- كثافة السائل: عندما تقل كثافة السائل، يقل الضغط الناتج، مما يدل على علاقة طردية.
ضغط السائل الساكن
يمكن تعريف ضغط السائل الساكن عند نقطة محددة داخله بأنه وزن عمود السائل ذو مساحة مقطع تعادل وحدة المساحة المحيطة بتلك النقطة، حيث يعبر الارتفاع عن البعد العمودي بين هذه النقطة وسطح السائل. وتشمل العوامل التي تؤثر على ضغط السائل الساكن ما يلي:
- كثافة السائل: تتناسب تناسباً طردياً مع ضغط السائل.
- ثابت الجاذبية الأرضية: يتناسب أيضاً تناسباً طردياً مع ضغط السائل.
- عمق النقطة: تتناسب تناسباً طردياً مع ضغط السائل، حيث إن قيمة الضغط عند نقطة معينة داخل السائل تتناسب طردياً مع المسافة العمودية بين النقطة وسطح السائل؛ وبالتالي، يكون ضغط السائل الساكن متساوياً في جميع النقاط الواقعة أفقياً في مستوى واحد.
تطبيق عملي على ضغط السوائل الساكنة
ينتقل الضغط خلال السائل بشكل متساوٍ في كل الاتجاهات، وذلك وفقاً لقاعدة باسكال التي تنص على أنه: “عندما يتم تطبيق ضغط على سطح سائل محصور أو ساكن، ينتقل هذا الضغط إلى جميع أجزاء السائل بقيمة متساوية وفي كافة الاتجاهات.” وقد قام الخبراء بالاستفادة من هذه القاعدة في تصميم مكبس السوائل، الذي يتكون من أسطوانتين، تتسم إحداهما بمساحة أصغر من الأخرى ويرتبطان معاً بأنبوب. عند تطبيق قوة على الأسطوانة الأصغر، يتولد ضغط مكافئ على الأسطوانة الأكبر، مما يؤدي إلى إنتاج قوة يمكن استخدامها لرفع الأجسام الثقيلة مثل السيارات.