ضغط المائع

عناصر الدرس:

• ماذا يقصد بالمائع؟
• استنتاج مقدار ضغط السائل.
• الضغط المقاس والضغط المطلق.

تتمتع الغازات بصفتي الجريان والانتشار، وتتمتع السوائل بصفة الجريان فقط دون صفة الانتشار، أما المواد الجامدة فلا تتمتع بصفة الجريان ولا بصفة الانتشار.

وقد وجد أن الغازات والسوائل تجمعها صفات مشتركة كثيرة، لذلك فقد اصطلح على إطلاق اسم الموائع على كلٍ من السوائل والغازات، فالموائع – إذاً – هو كل مادة لها خاصية الجريان.

الكـــثافة

تعرف الكثافة بأنها كتلة وحدة الحجوم من المادة، ويعطى مقدارها من العلاقة التالية:

وكما يتضح من العلاقة أعلاه فإن:

وحدة قياس الكثافة =	وحدة قياس الكتلة	=	كغم	= كغم / م 3
	وحدة قياس الحجم		م3

ليكن لدينا السائل الموضح في الشكل، ونريد قياس الضغط الذي يحدثه ذلك السائل على عمق ف تحت سطح السائل، والضغط يعطى بشكل عام من العلاقة

ولتطبيق هذه العلاقة سنأخذ مساحة معينة س على عمق (مسافة) ف تحت سطح السائل، وبما أن ضغط السائل ناتج من وزن عمود السائل فوق تلك المساحة فإن:

لكن الوزن يعطى من العلاقة:  و = ك جـ

وأيضًا

أي أن :

لكن حجم عمود السائل = مساحة القاعدة * الارتفاع ، أي أن :

وبالاختصار نتوصل إلى أن :  ضغط السائل = جـ ف ث

اتفق على تسمية ضغط السائل الضغط المقاس ض _م، أي أنه يمكن كتابة معادلة ضغط السائل كما يلي:

وإذا كان سطح السائل معرضًا للجو فإن الضغط الكلي يساوي (الضغط المقاس) مضافًا إليه الضغط الجوي، ومجموع الضغطين يسمى الضغط المطلق الكلي، أي أن

تحـــذير:

 إذا كان السائل في إناء مفرغ من الهواء، أو كان يملأ تمامًا إناء مغلقًا فإنه لا يتأثر بالضغط الجوي، وبالتالي فإن ضغطه المطلق عند أي نقطة داخله هو ضغطه المقاس عند النقطة نفسها.

    للإطلاع فقط !

من الناحية النظرية فإن معادلة ضغط السائل( ض _م= جـ ف ث) تصلح للغازات مثلما تصلح للسوائل، لكن من الناحية العملية لا يمكن تطبيق هذه العلاقة لحساب ضغط لحساب ضغط الغاز مباشرة لسببين:

أحدهما : أن الغاز قابل للانضغاط أي أن كثافته غير ثابتة.

الثـاني : أن الغازات تتمتع بخاصية الانتشار مما يعني أن الغاز لا سطح له وبالتالي لا يمكن تحديد عمق النقطة التي يقاس عندها الضغط.

لذلك فقد صمم الباحثون أجهزة يمكن بواسطتها قياس ضغط الغاز بشكل غير مباشر، وسندرس اثنين من هذه الأجهزة في موضوع أجهزة قياس الضغط.

مثال حسابي 1:

إذا اعتبرت أن تسارع الجاذبية الأرضية (10 م/ث²) فكم يساوي ضغط ماء البحر الذي كثافته (1025 كغم/م³) عند نقطة على عمق (10م) ؟

الحــل:

ضغط ماء البحر :

ض _م = جـ ف ث = 10 * 10 * 1025 = 147000 با

 = 10,25 * ⁴10 نيوتن/ م2.

الضغط الجانبي للسائل

يمكن حساب معدل الضغط الجانبي الذي يحدثه السائل على جدار جانبي بأخذ متوسط الضغط عند النقطتين العلوية والسفلية من ذلك الجدار، أي أن :

معدل الضغط الجانبي =	ض 1 + ض 2
	2

مثال حسابي 2:

 

الحــل: