قانون باسكال للضغط
نص قانون باسكال للضغط
ينصّ مبدأ أو قانون باسكال (بالإنجليزية: Pascal's Law ) على أنّ الضغط المطبّق على سائل محصور ينتقل بشكلٍ موحّد في جميع الاتجاهات على جميع أنحاء السائل بصرف النظر عن شكل الوعاء، أي أنّ تغيّر الضغط في جزء واحد من السائل ينتقل لجميع الأجزاء الأخرى من السائل وإلى جدران الوعاء، وقد أعلن العالم الفرنسي بليز باسكال هذا القانون لأول مرّة في العالم، ووفقًا لهذا القانون يُنتج الضغط الذي يُمارس على المكبس زيادة مساوية في الضغط على مكبس آخر في النظام الهيدروليكي.
الصيغة الرياضية لقانون باسكال للضغط
يبقى الضغط المطبّق ثابتًا وينتقل بالتساوي إلى جميع الأجزاء، ووفقًا لقانون باسكال ترتبط القوة المطبّقة مع مساحة السطح، فمع زيادة مساحة السطح ستزداد القوة مع ثبات الضغط، وتكون الصيغة الرياضية لقانون باسكال للضغط على الشكل الآتي:
F = P*A
حيث إنّ:
- F: القوة المطبّقة، وتقدّر بالنيوتن n.
- P: ثابت الضغط، ويقدّر بالنيوتن/ المتر المربع أو باسكال.
- A: مساحة السطح، وتقدّر بالمتر المربع.
مسائل حسابية على قانون باسكال للضغط
- ينتقل ضغط 2000 باسكال عبر عمود سائل عن طريق تطبيق قوّة على مكبس، فإذا كانت مساحة المكبس 0.1 متر مربع، فما قيمة القوة المقدّرة؟ الحل:
- بتطبيق قانون باسكال للضغط:
- F = P*A
- F = 2000 * 0.1 = 200 n
- وبالتالي فإنّ القوة المطبّقة = 200 نيوتن.
- تبلغ مساحة المكابس في الماكينة الهيدروليكية 5 سم مربع و625 سم مربع، ما القوّة الواقع على المكبس الأصغر والتي ستدعم حمولة قدرها 1250 نيوتن على المكبس الأكبر؟ الحل:
- يكون الضغط ثابتًا، وبتطبيق قانون باسكال فإنّ:
- P = F1/A1 = F2/A2
- F1 = 1250 n
- A1 = 625 cm
- A2 = 5 cm
- بالتالي وبتطبيق القانون F1/A1 = F2/A2، فإنّ 1250/625 = F2/5، وبذلك تكون القوة F2 = 10 نيوتن.
أبرز تطبيقات قانون باسكال للضغط
تتضمّن أبرز تطبيقات قانون باسكال ما يأتي:
- الرفع الهيدروليكي: ( Hydraulic Lift )؛ مثل المصعد الهيدروليكي، حيث يتم فصل مكبسين عن طريق الفراغ المملوء بسائل.
- الفرامل الهيدروليكية: (Hydraulic Brake)؛ فعند الضغط على دواسة الفرامل يتحرّك المكبس داخل الأسطوانة الرئيسة، وينتقل الضغط الناتج عبر زيت الفرامل لتنتج قوة كبيرة على مكبس الفرامل لإيقاف العجلة.
- الآبار الارتوازية والسدود.
- النظام الهيدروليكي للطائرة.
- المضخّات الهيدروليكية.
- الأجهزة التي تعمل بالهواء المضغوط؛ كمثاقب طبيب الأسنان، والآلات التي تثقب الصخور، والرشاشات، وغيرها.
الخلاصة
يقوم مبدأ باسكال على وجود علاقة بين القوة المطبّقة على سائل محصور بضغط ثابت تتناسب مع المساحة التي يشغلها ذلك السائل، ويكون الضغط متساويًا في جميع نقاط الوعاء، وقد تم استخدام هذا المبدأ أو القانون في العديد من التطبيقات في الحياة العملية، مثل: المصاعد، والفرامل الهيدروليكية، والآلات التي تعمل على ضغط الهواء، وخزانات المياه، وغيرها من التطبيقات.