علاقة الضغط بالكثافة والارتفاع

تعريف الضغط

الضغط هو مقدار القوّة الواقعة على وحدة المساحة، وهو كمية قياسية لا نحتاج إلى اتجاه لتحديدها، ويقاس بوحدة النيوتن لكلّ متر مربع، ويختلف الضغط من مادّة إلى أخرى، حيث يعتمد على وزن الجسم (الوزن يساوي كتلة الجسم بالكيلوغرام مضروبة في تسارع الجاذبية الأرضية 9.8 م/(_^2)ث)، ويعتمد على المساحة الواقع عليها هذا الوزن حيث يتناسب الضغط تناسباً طرديّاً مع الوزن وعكسياً مع المساحة، أي أنّه كلّما زاد الوزن يزداد الضغط عند ثبوت مقدار المساحة الموضوع عليها الجسم، وعند ثبوت الوزن فإنّ الضغط يقلّ كلّما زادت المساحة، لذلك تجد الوقوف على قدمين أسهل بكثير من الوقوف على قدم واحدة؛ وذلك لأنّ وزنك ثابت وفي هذه الحالة تختلف المساحة التي تقف عليها ، فعند الوقوف على قدم واحدة تكون المساحة أقلّ مقارنة بالوقوف على قدمين بحيث تزداد المساحة.

وحدات قياس الضغط

يتمّ قياس الضغط بالعديد من الوحدات التي تعتمد على طبيعة المجال الذي نبحث فيه أوالعمل الذي نعمل عليه، من أهمّ الوحدات المستخدمة في قياس الضغط هي:

• الباسكال أو نيوتن لكلّ متر مربع، حيث تعتبر هذه الوحدة الأساسية في قياس الضغط، وتستخدم بشكل عام ومنها نشتقّ باقي الوحدات المستخدمة في الضغط، البار والملي بار حيث يعادل البار 100000 باسكال.
• الملي بار فهي تعادل 1000 باسكال، ويتمّ استخدام هاتين الوحدتين في الأبحاث العلمية وفي قياس الضغوط في أماكن مختلفة من الكرة الأرضية خاصّة في الأحوال الجوية، وعند حدوث المرتفعات والمنخفضات الجوية وقياس الضغط على أعماق مختلفة في المحيطات والبحار والسدود، فوحدة ضغط جوي تستخدم لقياس ضغط الهواء على ارتفاعات مختلفة من سطح الكرة الأرضية وتعادل 101300 باسكال.
• التورأو السنتيمتر الزئبقي تستخدم هذه الوحدات لقياس الضغط على ارتفاعات مختلفة من سطح الكرة الأرضية وفي الأنابيب المستخدمة في المصانع وغيرها من الأدوات، حيث وحدة التور تعود إلى العالم الإيطالي تورشيللي الذي ابتكر جهاز الباروميتر لقياس الضغط الجوي على ارتفاعات مختلفة من سطح الارض.

علاقة الضغط بالكثافة والارتفاع

عندما نتعامل مع كميات كبيرة من المادة مثلاً مياه المحيط فإنه من الصعب أو من المستحيل قياس وزن مياه المحيط وحساب مساحة المحيط بشكل جيد، لذلك ربط العلماء الضغط بنوع المادة، ووضّحوا مفهوم الضغط حسب حالة المادة صلبة أو سائلة أو غازية (تسمّى المواد السائلة والغازية بالموائع حيث لها قابلية الانتشار كما في الغازات والجريان كما يحدث في السوائل)، حيث وجد العلماء أنّ ضغط المواد يعتمد على كثافة المادة أي نوعها وعلى ارتفاع المادة وتسارع الجاذبية، وهذا جعلَ عمليّة حساب الضغط الواقع على أي ارتفاع أسهل بكثير من قياس وزنه وحساب مساحته.

الضغط ونوع الماّدة

فمن خلال ربط الضغط بحالة المادة نستطيع تعريف ضغط السائل على أنه وزن عمود السائل على وحدة المساحة، وكذلك نستطيع تعريف ضغط الغازات على أنّه وزن عمود الغاز على وحدة المساحة، وفي حالة خاصة نستطيع تعريف الضغط الجوي بأنه وزن عمود الهواء الواقع على وحدة المساحة، من خلال هذه التعاريف نستطيع معرفة سبب عدم قدرة الغواصيين من الوصول إلى قاع المحيط ، أوعندما نسافر من منطقة عالية جداً مثل جبال الهمالايا إلى منطقة منخفضة سوف نلاحظ تأثر الأذنين بهذا الفرق في الارتفاع.