تعريف الضغط
يعرف الضغط بأنه القوة العمودية المؤثرة في وحدة المساحة، ويعبر عنه بالعلاقة الرياضية الآتية: الضغط = القوة / المساحة التي تؤثر فيها القوة)، وبالتالي فإن وحدة الضغط هي نيوتن/م، وتسمى الباسكال حسب النظام العالمي للوحدات، كما أنّ الضغط كمية قياسية يعبر عنه مقداراً وليس اتجاهاً، وكلما كانت المساحة أقل فإن مقداراً صغيراً من القوة يمكنه أن يسبب ضغطاً أكبر كما هو الحال في السكين، لذلك فإن العلاقة بين الضغط والمساحة عكسية.
وحدات قياس الضغط
هناك عدة وحدات يمكن استخدامها لقياس الضغط؛ ومنها ما يأتي:
- البار (bar): ويساوي 1x 10 باسكال.
- الميلي بار (mbar): ويساوي 100 باسكال.
- الهكتوباسكال (hPa): ويساوي 100 باسكال.
- ميليمتر زئبق (mmHg): ويساوي 133.322 باسكال.
ضغط الغازات
تكون جزيئات الغاز في حالة حركة دائمة، وعند وضعها في وعاء مغلق يتكون ما يعرف بضغط الغازات، حيث يعرف ضغط الغاز بأنه اصطدام جزيئات الغاز في جدران الوعاء.
هناك عدة عوامل تؤثر في ضغط الغازات؛ ومنها ما يأتي:
- عدد جزيئات الغاز: كلما زاد عدد جزيئات الغاز التي تصطدم بجدران الوعاء زاد الضغط.
- درجة الحرارة: حيث إن رفع درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة حركة جزيئات الغاز وبالتالي زيادة الضغط.
- الحجم: كلما قل الحجم الذي توجد فيه الغازات زاد الضغط، حيث يزيد اصطدام جزيئات الغاز بجدران الوعاء.
- كثافة الغاز: كلما زادت كثافة الغاز زاد الضغط.
ضغط الموائع
ضغط المائع (بالإنجليزية: fluid) ينتج من وزن عمود السائل المؤثر عمودياً على وحدة المساحة، ويمكن اشتقاق المعادلة من خلال اتباع القوانين الآتية:
- الضغط = الوزن / المساحة.
- الوزن = الكتلة * تسارع الجاذبية الأرضية (m*g).
- الكتلة = الكثافة * الحجم (p*v).
- وبالتالي فإن الضغط يساوي (p*v*g/A)، حيث ترمز (A) إلى المساحة.
- بما أن الحجم على المساحة (v/A) يساوي الارتفاع (h).
- فإن ضغط السائل=p*g*h.
- ملاحظة: بناءً على قانون ضغط السائل فإن الضغط لا يعتمد على الشكل، أو الكتلة، أو مساحة السطح للسائل.
مثال على حساب الضغط
طاولة صغيرة وزنها 40 نيوتن تستند على أربع أرجل وكل واحدة من هذه الأرجل تأخذ مساحة 0.001 متر، ما مقدار الضغط المؤثر من الطاولة على الأرض؟
الحل:
- قانون الضغط = القوة / المساحة.
- المساحة = مساحة الأربع أرجل = 4*0.001 = 0.004 متر.
- القوة = 40 نيوتن.
- بتطبيق القانون فإن الضغط = 40/0.004 = 40000 نيوتن/متر.
