ضغط السوائل والغازات

السوائل والغازات

إنّ السوائل والغازات هي المواد التي تنساب في حالة التأثير عليها بقوّة مؤثّرة، وتأخذ شكل الوعاء الذي تخزّن فيه، ويطلق عليهما معاً اسم المائع، كما يوجد في علم الفيزياء مائعٌ مثاليٌ؛ وهو مائعٌ غير موجود حقيقةً بل هو افتراضيٌ وُضع من قِِبل العلماء لتسهيل دراسة العلوم الخاصّة بالموائع وحل المسائل الرياضيّة، ولهذا المائع خصائص عدّة فهو غير قابل للانضغاط، ومنتظم السريان، ولزوجته تساوي صفراً، أي لا توجد قوى احتكاك بين جزيئاته.

ضغط السوائل والغازات أو الموائع

هناك نوعان من الموائع، هي الموائع المتحرّكة والتي تسير في مسارٍ معيّن، وموائع ساكنة ومعدومة الحركة، ولكل نوع منهما ضغطٌ خاصٌ:

تمّ توضيح ضغط الموائع المتحرّكة من خلال المعادلة الموضوعة من قِبل العالم برنولي، والتي تنُص على أنّه: (كلّما كانت قيمة ضغط المائع قليلة تزداد سرعته، وكلّما كانت قيمة ضغطه عالية تقل سرعته)، كما تعبّر هذه المعادلة عن قانون حفظ الطاقة في ميكانيكا الموائع، وينص القانون رياضياً على أنّ: (مجموع الضغوط، والطاقة الحركية لوحدة الحجوم، وطاقة الوضع لوحدة الحجوم يساوي مقداراً ثابتاً عند أي نقطة من نقاط جريان المائع)، ويمكن تمثيلها رياضياً كالآتي: الضغط+الطاقة الحركية لوحدة الحجوم+طاقة الوضع لوحدة الحجوم=مقدار ثابت.

تم توضيح ضغط الموائع الساكنة عن طريق مبدأ باسكال، حيث ركّز العالم الفيزيائي باسكال على دراسة العلم الخاص بالموائع، مما قاده إلى اكتشاف قانون خاصّ بضغط الموائع الساكنة، وينص على أنّ: (الموائع الموجودة في وعاءٍ مغلق تنقل الضغط المؤثّر عليها من جهةٍ محددةٍ إلى جميع الجهات الأخرى بشكلٍ متساوٍ)، كما ساهم هذا القانون في صناعة العديد من أنواع الأجهزة الحديثة، كجهاز ضغط الهواء، والرافعات الهيدرولكية، ورافعات السيارات الثقيلة، والمضاغط المختلفة، والمخضّات الفراغية. ويُمكن حساب قيمة الضغط المتكوّنة في الموائع الساكنة من خلال المعادلة الرياضيّة الآتية: الضغط=تسارع الجاذبية الأرضية×عمق النقطة×كثافة المائع.

ينتج الضغط في المائع بسبب وزن المائع والذي يقع في جميع الاتجاهات وبشكلٍ عموديّ على الجسم المغمور فيه، وعلى جدران الإناء الموجود فيه أيضاً.

العوامل المؤثرة في ضغط السوائل والغازات

• عمق أو ارتفاع النقطة: تتناسب عمق النقطة طردياً مع كميّة الضغط المتشكّلة، فكلّما زاد عمق النقطة تزيد قيمة الضغط الواقعة عليها، فكلّما اتجهنا إلى الأسفل في وعاء معيّن تزداد قيمة الضغط.
• كثافة المائع: تتناسب كثافة المائع طردياً مع كميّة الضغط، فكلّما زادت كثافة السائل ترتفع كميّة الضغط المتشكّلة.
• شكل الوعاء: على عكس المعلومات الشائعة، فإنّ شكل الوعاء أو الإناء الموضوع به المائع لا يؤثّر في قيمة الضغط المتشكّلة.