المائع
يُعرَّف المائع بأنه أي مادة تتدفق عند تعرضها لقوة خارجية، حيث تأخذ شكل الوعاء الذي توجد فيه. في مجال الفيزياء والديناميكا، يتم التعرف على ما يُسمى بالمائع المثالي؛ وهو مائع افتراضي استخدمه العلماء لتسهيل دراسة تحليل الموائع والعمليات الرياضية المرتبطة بها. يتميز هذا المائع بعدم قابليته للتقلص، وانتظام جريانه، وكونه خاليًا من اللزوجة، مما يعني أنه لا توجد قوى احتكاك بين جزيئاته. من الجدير بالذكر أن مصطلح المائع يشمل كلا من السوائل والغازات.
ضغط المائع
ضغط الموائع المتحركة
يتم تعريف ضغط الموائع المتحركة من خلال مبدأ برنولي، الذي ينص على أنه مع انخفاض ضغط المائع، تزداد سرعته، والعكس صحيح، حيث يقل الضغط مع زيادة السرعة. تعبر المعادلة أيضًا عن قانون حفظ الطاقة في حركة الموائع، ولقد تم صياغته رياضيًا بالشكل التالي: (الضغط + الطاقة الحركية لوحدة الحجمي + طاقة الوضع لوحدة الحجم = قيمة ثابتة) عند أي نقطة في مسار سريان المائع.
ضغط الموائع الساكنة
وصف ضغط الموائع الساكنة من خلال مبدأ باسكال، الذي ركز على دراسة علم الموائع مما أدى إلى اكتشافه لقانون ضغط السوائل الساكنة. ينص هذا القانون على أن السوائل داخل حاوية مغلقة تُوزع الضغط الواقع عليها بشكل متساوٍ في جميع الاتجاهات. ساهم قانون باسكال في تطوير العديد من الأجهزة مثل ضواغط الهواء، والمضخات الفراغية، والرافعات الهيدروليكية، ورافعات السيارات الثقيلة، والمضاغط.
ينتج الضغط في السوائل عن وزن السائل، والذي يؤثر في جميع الاتجاهات وعمودي على الأجسام المغمورة بداخله، بالإضافة إلى تأثيره على جدران وعاء السائل. يمكن حساب الضغط الناتج في السوائل الساكنة باستخدام المعادلة الرياضية التالية: ض = جـ × ف × ث، حيث تمثل جـ تسارع الجاذبية الأرضية، وف عمق النقطة، وث كثافة السائل.
العوامل المؤثرة في ضغط المائع
- كثافة السائل: هناك علاقة طردية بين كثافة السائل وقيمة الضغط، حيث تزداد قيمة الضغط كلما زادت كثافة السائل.
- عمق النقطة أو ارتفاع النقطة: تتناسب عمق النقطة أيضًا بشكل طردي مع الضغط، حيث تزداد قيمة الضغط عند زيادة عمق النقطة. لذا في أي وعاء، يزداد الضغط كلما اتجهنا إلى الأسفل، في حين يقل كلما صعدنا إلى الأعلى. على سطح الوعاء، تكون قيمة الضغط مساوية لضغط الجو.
ملاحظة: يجب عدم الانسياق خلف فكرة أن ضغط السائل مرتبط بشكل الوعاء، بل يعتمد فقط على العوامل المذكورة أعلاه.
