ما العلاقة بين الضغط والمساحة ؟ ” وماذا تسمى “

نوع العلاقة بين الضغط والمساحة

العلاقة بين الضغط والمساحة هي أن الضغط والمساحة يتناسبان عكسيًا مع بعضهما البعض، ومن هنا تسمى العلاقة بينهما بالعلاقة العكسية، وهذا يعني أنه عندما تقل المساحة يزداد الضغط الذي يمارس على تلك المنطقة، وعندما تزداد المساحة يتناقص الضغط على تلك المنطقة.

لفهم العلاقة بين الضغط والمساحة والعلاقة بين الضغط والقوة، يمكنك أن تتخيل اسطوانة مملوءة بالغاز. يمارس الغاز ضغطا على جدران الاسطوانة في حين أن سرعته صفر. الآن افتح فم الاسطوانة، ستخرج الغاز بسرعة معينة وسينخفض الضغط على جدران الاسطوانة. هذا ينطبق أيضا على الأنابيب، عندما يمر السائل عبر أنبوب يحتوي على مساحة ثابتة من المقطع العرضي، فإن هذا السائل يوفر ضغطا ثابتا على جدران الأنبوب وله سرعة ثابتة تعتمد على قيمة الضغط المطبقة على السائل من نقطة البداية لتحريكه.

الآن، ضع في اعتبارك فوهة في نهاية الأنبوب. هذا الانخفاض المفاجئ في المنطقة سوف يقاوم تدفق السوائل. والآن، لجعل معدل التدفق الكتلي الثابت، يزيد السائل من سرعته. الآن، بالنظر إلى الضغط على نقطة معينة على الحائط، لا يمكن أن ينخفض إلا إذا انخفضت كتلة السائل في تلك النقطة. في الأسطوانات، إذا أخرجنا الغاز، ينخفض الضغط كما ذكرت بالفعل في حالة الأنابيب، فإنه ينخفض إذا حصل كل عنصر من عناصر السائل على وقت أقل للبقاء في نقطة معينة في الأنبوب. وبالتالي، الأنبوب المليء بسائل البقاء سوف يتعرض لضغط أكبر من الأنبوب مع السوائل المتحركة. وبالتالي، تكون السرعة أكبر في الأنبوب، ويكون الضغط الذي يتعرض له الأنبوب أقل.

يمكن رؤية ذلك في جهاز برنولي، عندما يتدفق الماء ببطء في الأنبوب، يرتفع في الأنبوب برنولي أكثر مما يحدث عندما يتدفق بسرعة. هذا يحدث عندما يمر الماء عبر الفوهة، ولا علاقة للنسبة F/A بهذا الأمر. نحن نتحدث عن الضغط على جدران الأنبوب من قبل السائل، وليس الضغط الناتج عن اصطدام السائل بالهدف. إذا تحدثنا عن ذلك، فسيكون الضغط عاليا بالتأكيد بسبب الضغط المرتفع. يتم تجاوز حتى تاج الحديد بسبب هذا الضغط، ولكن بسبب السرعة العالية في الفوهة، لا يكون للسائل الوقت الكافي لممارسة القوة على جدران الأنبوب. وإذا كانت القوة أقل، فسيكون الضغط أقل، لأن القوة تتناسب طرديا مع الضغط، وذلك بواسطة العلاقة P = F/A.

قانون حساب الضغط

يتم تعريف الضغط على أنه قوة تطبق على وحدة المساحة، وعادة ما يتم التعبير عنه بوحدة الباسكال (Pa) أو نيوتن لكل متر مربع (N/m2 أو kg/m·s2) أو رطل لكل بوصة مربعة، وتشمل الوحدات الأخرى الغلاف الجوي (atm) والتور والبار ومتر مياه البحر (msw)، وفي المعادلات يشير الضغط بالحرف الكبير P أو الحرف الصغير p.

الضغط هو وحدة مشتقة يتم التعبير عنها عمومًا بوحدات المعادلة P = F / A، حيث P هي الضغط، و F هي القوة، و A هي المنطقة

الضغط هو كمية قياسية ، بمعنى أن لها مقدارًا ، ولكن ليس اتجاهًا ، قد يبدو هذا محيرًا لأنه من الواضح عادةً أن القوة لها اتجاه. ،قد يكون من المفيد التفكير في ضغط الغاز في البالون ، حيث لا يوجد اتجاه واضح لحركة الجسيمات في الغاز ، في الواقع ، يتحركون في جميع الاتجاهات بحيث يظهر التأثير النهائي عشوائيًا ، إذا كان الغاز محاطًا ببالون ، فسيتم اكتشاف الضغط حيث تصطدم بعض الجزيئات بسطح البالون. بغض النظر عن المكان الذي تقيس فيه الضغط على السطح ، فسيكون هو نفسه.

الفرق بين القوة والضغط

عند تطبيق قوة على جسم، يتم تطبيق ضغط على الجسم، ولكن القوة والضغط ليسا نفس الشيء. ولتوضيح الفرق، استخدم “تجربة فكرية”، حيث تفترض أنك تمارس قوة بقيمة 5 نيوتن على شريكك في المعمل، وأن لدى شريكك الخيار التالي:

• تبلغ شدة القوة الفعالة للدبوس المدبب 5 نيوتن.
• يمارس القوة 5 نيوتن مع الجانب المسطح من كتاب الفيزياء.

إذا كان شريكك في المختبر ليس غريبًا عليك، فماذا ستختار؟ بالطبع الكتاب! لكن لماذا؟ لأن الدبوس والكتاب يمارسان نفس القوة ويحصلان على ن نفس التسارع من أي قوة، ولكن القوة التي يمكن استخدامها مع الدبوس ستسبب أذى كبيرًا، بينما لا يوجد خطر من استخدام القوة مع الكتاب.

على الرغم من أن كلًا من الدبوس والكتاب يمارسان نفس القوة ، إلا أنهما يمارسان ضغوطًا مختلفة جدًا ، يعتمد الضغط على مقدار القوة والمنطقة التي يتم تطبيق القوة عليها ، مزيد من القوة – مزيد من الضغط ، مساحة أكبر – ضغط أقل ، في الواقع ، الضغط يتناسب طرديا مع القوة ويتناسب عكسيا مع المنطقة.

• الضغط = القوة / المساحة، حيث تُعرف القوة عن سرعة حركة الجسم، وتُشعر الضغط بمدى تأثيرها على الجسم.

العلاقة بين الضغط والقوة والمساحة

تتم عادة نقل الضغط والقوة بين السوائل والمواد الصلبة في كل من الأنظمة التقنية والطبيعية، على سبيل المثال، في محرك الاحتراق الداخلي (ICE) في السيارة، حيث يتم إشعال خليط الوقود والهواء بواسطة شرارة في أسطوانة محرك الاحتراق الداخلي، وتتسبب الشرارة في انفجار غاز الوقود، والذي بدوره يزيد الضغط فورا إلى مستويات عالية في الأسطوانة، مما يؤدي إلى تطبيق ضغط عال على المكبس الذي يتسارع بسبب تدفق الزخم (القوة)، وتنتقل القوة عبر منطقة المكبس بواسطة غاز الضغط العالي، وفقا للمعادلة (Eq)، وتنتقل أيضا عبر نظام نقل الحركة للمركبة على العجلات.

تؤدي العجلات إلى الضغط على الطريق من خلال منطقة التلامس بينهما، وبالتالي يتم نقل القوة إلى الطريق (الأرض)، ويتم تشغيل السيارة عن طريق قوة رد الفعل (قانون نيوتن الثالث) التي تمارسها الطريق على السيارة.