الضغط في الفيزياء

بواسطة: - آخر تحديث: ١٤:٥٠ ، ١٤ يناير ٢٠١٩
الضغط في الفيزياء

الفيزياء

الفيزياء هو علم الطبيعة المكوَّن من المصطلحات والمفاهيم العلمية، التي توضح وتفسر الظواهر الطبيعية وأهمّ التطبيقات عليها وترجمتها بقوانين رياضيّة مختلفة، ويعتبر الضغط من أهم المفاهيم في الفيزياء، إذ يستخدم في تفسير ووصف الكثير من النظريات والتطبيقات الفيزيائيّة والكيميائية، وللضغط عدة علاقات وقوانين يلجأ لها الباحث أو العالم في إجراء التجارب والتطبيقات العمليّة الخاصّة بالعلوم.


مفهوم الضغط في الفيزياء

الضغط بمفهومه الفيزيائيّ كمية فيزيائيّة قياسية غير متجهة، إذ يُعبَّر عنه بمقدار ووحدة قياس فقط بدون اتجاه، وكما اصطلح العلماء على وصفه بوزن عمود الهواء الواقع على وحدة المساحة (المتر مربع)، فالضغط يُقاس بمقدار القوة المؤثرة على جسم مائع، فالموائع إمّا أن تكون غازات أو سوائل، إذ يقسم مقدار تلك القوة على مساحة السطح الذي وقعت عليه أثارها، ويعبر عنه رياضيًا بالعلاقة الآتية: (الضغط=القوة/المساحة)، حيث إنّ الضغط يرمز له بالرمز "ض" والقوة بالرمز "ق" والمساحة بالرمز "أ"، أي (نيوتن/ متر مربع)، وتُعرّف بوحدة باسكال وبالإمكان قياس الضغط بوحدة المليمتر زئبق.


الضغط في الموائع

الموائع في الفيزياء هي المواد في الحالة الغازية والسائلة، إذ تتصف السوائل بخاصية الجريان، والغازات بخاصية الانتشار، فالضغط الناشئ عن كلا الحالتين السائلة والغازيّة يختلف عنه في الحالة الصلبة، وفيما يلي توضيح للضغط في كلا الحالتين:


الضغط في السوائل

عند غمر جسم في سائل فإنه يتعرض لضغط متولد من السائل ويعتمد على كثافة السائل المغمور فيه الجسم، وعمق السائل أو ارتفاعه عن الأرض، وتأثير قوة الجاذبية الأرضيّة فيه، إذ يعبر عنه بالعلاقة الرياضيّة: ض السائل= ث ل ج، إذ إنّ (ث) رمز لكثافة السائل، و (ل) عمق السائل، و (جـ) ثابت الجاذبيّة الأرضيّة (9.8)، وتتناسب جميع المفاهيم والرموز تناسبًا طرديًا مع الضغط، أي كلّما زاد مقدار أيّ من تلك المتغيّرات؛ كالعمق والكثافة للسائل زاد الضغط الواقع على الجسم المغمور فيه، كما أنّ الضغط يؤثر ويقع على جميع أجزاء الجسم.


الضغط الناتج من الغازات

طريقة إيجاد الضغط والحصول من الغازات يُحسب بذات الطريقة التي تستعمل لإيجاد وحساب الضغط الناتج من السوائل (الضغط=ρ×ج×ل)، لكنّه ليس بالإمكان استخدام نفس العلاقة لحساب قيمة الضغط الجوي لأي مستوى على سطح الأرض، لاختلاف كثافة الغلاف الجويّ من ارتفاع لآخر، كما أن الضغط لن يتساوى عند جميع أجزاء السطح، إذ إنّ شرط استخدام قانون الضغط السابق تجانس المائع سواء أكان سائل أم غاز من حيث الكثافة، أي على المائع أن تتساوى قيمة كثافته عند جميع الارتفاعات.


تطبيقات على الضغط

هناك الكثير من التطبيقات العملية تساهم في خدمة البشر من خلال تطبيق الضغط الفيزيائيّ للموائع بتاثيراته العديدة، ومن أهم التطبيقات المُستخدمة، والمفيدة في تسهيل وتيسيير حياة الناس:

  • بناء السدود: تشكل السدود عاملًا مهمًا في حماية البيئة من انجرافات التربة الناجمة عن تسريب الماء القوي في فصل الشتاء، إذ تُبنى جدران السدود بدعامة قوية وقاعدة سميكة جدًا لتتحمل ضغط الماء الواقع عليها، لتجنب انهيار السدود وحدوث الكوارث البيئية الضارة بحياة الناس.
  • عملية توليد الكهرباء: يعتبر جريان المياه مصدرًا من مصادر الطاقة المتجدّدة المستخدمة في توليد الكهرباء، فضغطها وقوّة اندفاعها وتدفّقها في التوربيات يولد طاقة كهربائيّة، يستفيد منها الإنسان حال انقطاع مصادر الطاقة الغير متجددة كالنفط والبترول.
  • المكبس الهيدروليكي المائيّ: كما تنص قاعدة أرخميدس أنه إذا وقع ضغط على سائل فإنّ الضغط يتوزّع إلى جميع أجزاء السائل بالتساوي، وعليه أُنتجت العديد من الأجهزة التي تساعد الإنسان في تيسير حياته اليوميّة.