لحساب الضغط تُستخدم العلاقة، لجأ علماء الفيزياء إلى تطبيق المعادلات الرياضية، من أجل تسهيل عملية حساب مقادير القوى والضغوط وغيرها من التعابير الفيزيائية، فتطبيق القانون الرياضي الجاهز يجعل من عملية دراسة علوم الفيزياء سهلة في كثير من جوانبها، ومن تلك المعايير التي حددت بقانون رياضي، قياس الضغط في الفيزياء، وعليه لحساب الضغط تُستخدم العلاقة بيت العلم، حيث يوجد في علم الفيزياء الكثير من حساب قوانين التي تخص الضغط والذي وضعها الكثير من علماء الضغط، ويبحث العديد من الطلاب والطالبات على حل سؤال لحساب الضغط تُستخدم العلاقة الضغط+ القوة المساحة الضغط القوة المساحة الضغط المساحة القوة، حيث اهتم علماء الفيزياء بحالات المادة الثلاث وخاصة الغازية منها وقد قاموا بتجارب علمية كثيرة تحكموا خلالها في عناصر الضغط،
الضغط في الفيزياء
الضغط، وفقًا لمفاهيم الفيزياء، يعني القوة التي تؤثر بشكل عمودي على منطقة محددة وثابتة من سطح جسم ما. يعني أيضًا ضغط السوائل أو الغازات عند نقطة معينة داخل السائل المحصور. يعني وزن عمود الهواء على مساحة ثابتة، كما لو كنا نقيس حجم الضغط الجوي على مساحة سنتيمتر مربع من سطح جسم ما، وتتفق جميع أنواع الضغط على أنه يقاس بـ وحدة قياس عالمية، وهي باسكال أو نيوتن، حيث أن كل 1 باسكال = 1 نيوتن وفقًا لقوانين نيوتن للفيزياء.
لحساب الضغط تستخدم العلاقة:
الضغط= القوة العمودية / المساحة الثابتة.
حيث يكون الرمز “z” هو حجم الضغط المطلوب حسابه، و “s” هو مقدار القوة المتعامدة على سطح الجسم، و “m” يعني المنطقة المحددة التي نريد قياس الضغط عليها تعرض.
[news1]
أنواع الضغط في الفيزياء:
- ضغط الانفجار: الضغط الناتج عن انفجار الغازات أو الأبخرة سواء كان الانفجار في مكان مفتوح أو مكان مغلق.
- الضغط السلبي: الضغط عادة قيمة موجبة ولكن هناك حالات يكون فيها الضغط قيمة سالبة مثل (حالات الضغط الجوي أقل من الضغط القياسي – الضغط المعاكس لعمود الضغط على السطح).
- الضغط الراكد: وهو ضغط السائل على الحركة ويثبطها. عادة ما تولد حركة السائل ضغطًا ساكنًا منخفضًا، ويكون تأثيره ضعيفًا، ولكن في بعض الحالات قد يؤثر ضغط الركود على الحركة ويوقفها بشكل دائم.
- ضغط الغاز المثالي: يحدث عندما تصل جزيئات الغاز إلى حجم ثابت وبعد ذلك لا تتفاعل مع بعضها البعض.
- ضغط البخار: يقصد به ضغط التوازن الديناميكي داخل الأسطح المغلقة بحيث يكون الضغط عادة متناسبًا مع مستوى خطي ثابت، مع كل مما يلي (درجة الحرارة – الحجم – عدد المولات) وفقًا لنص قانون الغاز المثالي .
- الضغط الحركي: يعني حسابيًا نتيجة قسمة الضغط على قاعدة كثافة الكتلة الثابتة.
- الضغط داخل الحواجز الساكنة: يقصد به ضغط السائل على جسم مغمور في الماء، ويكون الضغط في جميع الاتجاهات وعموديًا على الجسم وحتى على جدران الوعاء.
ما هو قانون الضغط؟
ليتم شرح حساب قانون الضغط لا بد من تعريف الضغط ومعرفة أنواعه، فالضغط هو أحد أشكال القوة الطبيعية، أو القوة التي تنتجها الكائنات من حركتهم، ويتم دراسته ضمن علوم الفيزياء، كونه أحد أشكال التغيرات التي تحصل بشكل مستمر في الطبيعة، وتم دراسة الضغط عبر القرون الماضي بشكل كبير وعميق، ولكن من أشمل القواعد الأساسية في حساب الضغط هو أن الضغط مقياس للطاقة المطبقة على السطح عن طريق آلية العمل والحركة والضغط مرتبط بشكل كبير بالعديد من المؤثرات والقوة الداخلة والخارجية للمادة، ومنه نستنج بأن قانون الضغط العام، هو العلاقة بين القوة ومساحة السطح، ولذلك يعبر عن قانون الضغط بما يأتي:
[news2]
حيث إن قانون الضغط:
P: هي قيمة الضغط المطبق على الكائن.
F: وهي القوة المطبقة على الكائن.
A: مساحة سطح الكائن.
W: وهو العمل المطبق ضمن هذه التجربة.
V: حجم الكائن.
وتعد معادلة برنولي هي المعادلة الأكثر أهمية في حساب الضغط المطبق على السوائل، حيث ترتبط المعادلة مع الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للسائل، وتعد دراسة الضغط الآن من أهم الدراسات في مجال دراسة علم الطبيعة والمناخ والحركة البحرية، وذلك بسبب الضغوط المتغيرة التي تؤثر بهم.
ما الفرق بين القوة والضغط؟
عندما يتم ممارسة قوة على جسم ما ، يتم ممارسة الضغط أيضًا على الجسم ، لكن القوة والضغط ليسا نفس الشيء ، إليك “تجربة فكرية” لتوضيح الفرق ، افترض أنك ستبذل قوة مقدارها 5 نيوتن على شريكك في المعمل ، وافترض أن لدى شريكك الخيار التالي:
- قوة 5 نيوتن مؤثرة بالطرف المدبب للدبوس.
- قوة 5 نيوتن تمارس مع الجانب المسطح من كتاب فيزياء.
بافتراض أن شريكك في المعمل ليس غريبًا جدًا ، ما الذي ستختاره؟ بالطبع الكتاب! لكن لماذا؟ سيبذل كل من الدبوس والكتاب نفس القوة ، وستحصل على نفس التسارع من أي قوة ، حسنًا ، لأن القوة التي تمارس مع الدبوس ستؤذي – كثيرًا – ولن تتأذى القوة المبذولة مع الكتاب.
على الرغم من أن كلًا من الدبوس والكتاب يمارسان نفس القوة ، إلا أنهما يمارسان ضغوطًا مختلفة جدًا ، يعتمد الضغط على مقدار القوة والمنطقة التي يتم تطبيق القوة عليها ، مزيد من القوة – مزيد من الضغط ، مساحة أكبر – ضغط أقل ، في الواقع ، الضغط يتناسب طرديا مع القوة ويتناسب عكسيا مع المنطقة.
[news3]
الضغط = القوة / المساحة ، حيث تخبرك القوة كيف سيتسارع الجسم ، يخبرك الضغط كيف ستشعر.