13.3: ضغط السوائل

هناك العديد من الأمثلة على الضغط في السوائل في الحياة اليومية ، مثل ما يتعلق بالدم (ارتفاع ضغط الدم أو انخفاضه) وفيما يتعلق بالطقس (أنظمة الطقس ذات الضغط العالي والمنخفض). يمكن أن يكون لقوة معينة تأثير مختلف بشكل كبير ، اعتمادا على المنطقة التي تمارس عليها القوة. على سبيل المثال ، القوة المطبقة على مساحة 1 مم² لها ضغط أكبر ب 100 مرة من نفس القوة المطبقة على مساحة 1 سم². هذا هو السبب في أن الإبرة الحادة قادرة على اختراق الجلد عند ممارسة قوة صغيرة ، لكن تطبيق نفس القوة بإصبع لا يثقب الجلد.

الضغط مهم جدا عند مناقشة السوائل. من السمات المهمة للسوائل أنه لا توجد مقاومة كبيرة لمكون القوة المطبقة بالتوازي مع سطح السائل. تتدفق جزيئات السائل ببساطة لاستيعاب القوة الأفقية. تعمل القوة المطبقة بشكل عمودي على السطح على ضغط السائل أو توسيعه. على سبيل المثال ، إذا حاول المرء ضغط سائل ، تتطور قوة رد فعل في كل نقطة داخل السائل في الاتجاه الخارجي ، مما يوازن القوة المطبقة على الجزيئات عند الحدود. يعتمد الضغط في أي نقطة في السائل الساكن فقط على العمق عند تلك النقطة.

يختلف الضغط في السائل بالقرب من الأرض باختلاف العمق بسبب وزن السائل فوق مستوى معين. ومن ثم ، في حمام السباحة ، تكون الكثافة ثابتة تقريبا ، ويتم ضغط الماء الموجود في القاع قليلا جدا بوزن الماء في الأعلى. من ناحية أخرى ، يعد السفر في الغلاف الجوي وضعا مختلفا تماما ، حيث تبدأ كثافة الهواء في التغير بشكل كبير على مسافة قصيرة فوق سطح الأرض. علاوة على ذلك ، فإن ضغط السائل ، كونه كمية عددية ، ليس له اتجاه ، في حين أن القوى الناتجة عن الضغط لها اتجاهات محددة جيدا - فهي تمارس دائما بشكل عمودي على أي سطح. والسبب في ذلك هو أن السوائل لا يمكنها تحمل أو ممارسة قوى القص. وبالتالي ، في سائل ثابت محاط بخزان ، تمارس القوة المؤثرة على جدران الخزان بشكل عمودي على السطح الداخلي. وبالمثل ، يتم ممارسة الضغط بشكل عمودي على أسطح أي جسم داخل السائل.

هذا النص مقتبس من Openstax ، جامعة الفيزياء المجلد 1 ، القسم 14.1: السوائل والكثافة والضغط.

هل تساءلت يوما كيف يتدفق السائل من نقطة إلى أخرى؟

لفهم ذلك ، ضع في اعتبارك سائلا ذو كثافة ثابتة أثناء الراحة. إذا تم تطبيق قوة بالتوازي مع سطح السائل ، فعندئذ لاستيعاب هذه القوة ، يتم تشغيل السائل.

في المقابل ، إذا تم تطبيق قوة طبيعية على سطح السائل ، تتطور قوة متساوية ومعاكسة في السائل كرد فعل. هذه القوة العادية التي يمارسها السائل لكل وحدة مساحة تسمى الضغط. وحدة الضغط في النظام الدولي للوحدات هي باسكال.

الضغط دائما طبيعيا لأي سطح ملامس للسائل وكذلك الكمية العددية. بالمقارنة ، فإن القوة لها اتجاه محدد وهي كمية متجهة.

الضغط على عمق h من سطح السائل هو مجموع الضغط الجوي والضغط بسبب وزن السائل.

عندما نستبدل بالمصطلحات المكافئة للوزن والكتلة والحجم، نحصل على الضغط الناتج عن وزن السائل كناتج للكثافة، والتسارع الناتج عن الجاذبية، وh.