خطوات الاستخدام
أدخل القوة (F) بوحدة النيوتن (N). القوة هي التأثير الذي يسبب تغيراً في حركة الجسم، وتقاس بالنيوتن. في قانون الضغط، القوة هي التي تؤثر عمودياً على سطح معين. كلما زادت القوة، زاد الضغط الناتج بنفس النسبة، لأن الضغط يتناسب طردياً مع القوة.
أدخل المساحة (A) بوحدة المتر المربع (m²). المساحة هي المنطقة التي تتوزع عليها القوة. الضغط يتناسب عكسياً مع المساحة؛ فكلما صغرت المساحة، زاد الضغط لنفس القوة. مثال: إبرة حادة لها مساحة صغيرة جداً، فتسبب ضغطاً كبيراً.
احسب الضغط (P) باستخدام القانون: P = F / A. الضغط يساوي القوة مقسومة على المساحة. وحدته في النظام الدولي هي الباسكال (Pa)، حيث 1 Pa = 1 N/m². يمكنك أيضاً تحويل الناتج إلى وحدات أخرى مثل البار أو الجو إذا أردت.
فسّر النتيجة: الضغط المحسوب يمثل كمية القوة المؤثرة على كل متر مربع من المساحة. إذا كان الضغط كبيراً، فهذا يعني أن القوة مركزة على مساحة صغيرة، مما قد يسبب اختراقاً أو تشوهاً. أما إذا كان صغيراً، فالقوة موزعة على مساحة واسعة.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على الضغط بخطوات الحل كاملة.
الحل
أولاً، نحسب القوة الناتجة عن وزن الشخص: F = m × g = 70 × 9.81 = 686.7 نيوتن. عند الوقوف على قدمين: المساحة الكلية A = 2 × 0.025 = 0.05 م². الضغط P = F/A = 686.7 / 0.05 = 13,734 باسكال. عند الوقوف على قدم واحدة: A = 0.025 م²، P = 686.7 / 0.025 = 27,468 باسكال. نلاحظ أن الضغط يتضاعف عند الوقوف على قدم واحدة لأن المساحة تصغر إلى النصف. هذا يفسر لماذا تغرس الأرجل في الثلج عند المشي على قدم واحدة أكثر من الوقوف على قدمين. تطبيق عملي: أحذية الثلج تزيد المساحة لتقليل الضغط.
الحل
وفقاً لمبدأ باسكال، ينتقل الضغط بالتساوي في جميع أجزاء السائل. لذا، الضغط على المكبس الصغير: P = F₁ / A₁ = 100 / 0.01 = 10,000 باسكال. هذا الضغط هو نفسه في المكبس الكبير. القوة الناتجة على المكبس الكبير: F₂ = P × A₂ = 10,000 × 0.5 = 5,000 نيوتن. أي أن القوة تضاعفت 50 مرة (لأن المساحة أكبر بـ50 مرة). هذا المبدأ يُستخدم في رفع السيارات والجرافات وفرامل السيارات. يوضح المثال كيف يمكن لمضاعفة المساحة أن تضاعف القوة، مما يجعل الأنظمة الهيدروليكية فعالة جداً في تطبيقات القوة.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة الضغط.
قيم مُدخَلة قياسية
- F
- 100
- A
- 2