مثير للإعجاب

تعريف الضغط ، والوحدات ، والأمثلة

تعريف الضغط ، والوحدات ، والأمثلة

في العلم، الضغط هو قياس القوة لكل وحدة مساحة. وحدة الضغط SI هي pascal (Pa) ، أي ما يعادل N / m2 (نيوتن لكل متر مربع).

مثال أساسي

إذا كان لديك 1 نيوتن (1 N) من القوة موزعة على 1 متر مربع (1 م)2) ، والنتيجة هي 1 N / 1 م2 = 1 ن / م2 = 1 با. هذا يفترض أن القوة موجهة بشكل عمودي نحو مساحة السطح.

إذا قمت بزيادة كمية القوة ولكن قمت بتطبيقها على نفس المنطقة ، فسيزيد الضغط بشكل متناسب. قوة 5 نيوز موزعة على نفس المساحة التي تبلغ مساحتها 1 متر مربع ستكون 5 باسكال. ومع ذلك ، إذا قمت أيضًا بتوسيع القوة ، فستجد أن الضغط يزداد بنسبة عكسية لزيادة المساحة.

إذا كان لديك 5 N قوة موزعة على 2 متر مربع ، ستحصل على 5 N / 2 م2 = 2.5 ن / م2 = 2.5 با.

وحدات الضغط

الشريط هو وحدة متري أخرى من الضغط ، رغم أنها ليست وحدة SI. تم تعريفه على أنه 10000 Pa. تم إنشاؤه في عام 1909 من قبل عالم الأرصاد البريطاني ويليام نابير شو.

الضغط الجوي، وكثيرا ما لاحظت صا، هو ضغط الغلاف الجوي للأرض. عندما تقف بالخارج في الهواء ، فإن الضغط الجوي هو القوة المتوسطة لجميع الهواء الموجود فوقك وحولك تضغط على جسمك.

يتم تعريف متوسط ​​قيمة الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر على أنه 1 جو أو 1 من أجهزة الصراف الآلي. نظرًا لأن هذا متوسط ​​للكمية المادية ، فقد يتغير الحجم بمرور الوقت استنادًا إلى طرق قياس أكثر دقة أو ربما بسبب التغيرات الفعلية في البيئة التي يمكن أن يكون لها تأثير عالمي على متوسط ​​ضغط الغلاف الجوي.

  • 1 Pa = 1 N / م2
  • 1 بار = 10000 باسكال
  • 1 atm ≈ 1.013 × 105 باسكال = 1.013 بار = 1013 مليبار

كيف يعمل الضغط

غالبًا ما يتم التعامل مع المفهوم العام للقوة كما لو كان يعمل على جسم ما بطريقة مثالية. (هذا أمر شائع في الواقع بالنسبة لمعظم الأشياء في العلوم ، ولا سيما الفيزياء ، حيث نقوم بإنشاء نماذج مثالية لتسليط الضوء على الظواهر التي نرميها لإيلاء اهتمام محدد وتجاهل أكبر عدد ممكن من الظواهر الأخرى كما يمكننا بشكل معقول.) في هذا النهج المثالي ، إذا كنا لنفترض أن القوة تتصرف على كائن ما ، فنحن نرسم سهمًا يشير إلى اتجاه القوة ، ونتصرف كما لو أن القوة تحدث جميعًا في تلك المرحلة.

في الواقع ، على الرغم من أن الأمور ليست بهذه البساطة. إذا قمت بالضغط على رافعة بيدك ، فستوزع القوة فعليًا على يدك وتضغط على الرافعة الموزعة عبر تلك المنطقة من الذراع. لجعل الأمور أكثر تعقيدًا في هذا الموقف ، من شبه المؤكد أن القوة ليست موزعة بالتساوي.

هذا هو المكان الذي يأتي الضغط في اللعب. يطبق الفيزيائيون مفهوم الضغط لإدراك أن القوة موزعة على مساحة سطح.

على الرغم من أننا يمكن أن نتحدث عن الضغط في مجموعة متنوعة من السياقات ، إلا أن أحد النماذج الأولى التي ظهر فيها المفهوم في العلوم كان في دراسة وتحليل الغازات. قبل أن يتم إضفاء الطابع الرسمي على علم الديناميكا الحرارية في القرن التاسع عشر ، تم إدراك أن الغازات ، عند تسخينها ، تطبق قوة أو ضغطًا على الكائن الذي يحتوي عليها. تم استخدام الغاز المُسخّن في رفع بالونات الهواء الساخن التي بدأت في أوروبا في القرن الثامن عشر ، وقد حققت الحضارات الصينية والحضارات الأخرى اكتشافات مماثلة قبل ذلك بكثير. وشهدت التسعينيات أيضًا ظهور محرك البخار (كما هو موضح في الصورة المرتبطة) ، والذي يستخدم الضغط المتراكم داخل الغلاية لتوليد حركة ميكانيكية ، كتلك اللازمة لتحريك زورق نهر أو قطار أو تلوح في أفق المصنع.

تلقى هذا الضغط تفسيرًا ماديًا للنظرية الحركية للغازات ، حيث أدرك العلماء أنه إذا احتوى الغاز على مجموعة واسعة من الجزيئات (الجزيئات) ، فإن الضغط المكتشف يمكن أن يمثل جسديًا بواسطة متوسط ​​حركة تلك الجسيمات. يشرح هذا النهج سبب ارتباط الضغط ارتباطًا وثيقًا بمفاهيم الحرارة ودرجة الحرارة ، والتي يتم تعريفها أيضًا على أنها حركة للجسيمات باستخدام نظرية الحركة. إحدى الحالات التي تهم الديناميكا الحرارية هي عملية متساوية ، وهي تفاعل ديناميكي حيث يظل الضغط ثابتًا.

حرره آن ماري هيلمنستين ، دكتوراه