عندما نغطس في أعماق البحار، نضع سدادات الأذن، وعلى الرغم من ذلك، لا نفقد السمع بالكامل بسبب الضغط تحت الماء، وعندما نرتفع إلى الأعلى، مثل تسلق الجبال، نشعر بضغط يضعف سمعنا قليلا بسبب الضغط، ولذلك، بدأ العلماء في إجراء التجارب لفهم سلوك الموائع تحت الضغط، وأحد هؤلاء العلماء هو باسكال الذي وضع مبدأ علمي يعرف باسم مبدأ باسكال أو قانون باسكال، وسنتناول هذا في مقالنا.
العالم بليز باسكال
هو عالم رياضيات وفيلسوف وكاتب فرنسي، ولد في عام 1623. كان بليز باسكال يعاني من مشاكل صحية تجعله معتلا صحيا حتى وفاته. وقد صنف باسكال كعالم نظرية وله مساهمات في الهيدروليكا التي ساهمت في تغيير العديد من التقنيات الطبيعية.
كان لباسكال يؤمن بالعديد من الادعاءات ويولي اهتماما خاصا بالطبائع الدينية والإنسانية، وبسبب ذلك يعتبر باسكال لاهوتيا. كان لديه معتقدات دينية وعقائدية خاصة وكان يدعو إلى أن الله يعرف القلوب وليس العقول. ومن بين أقواله الدينية: `الإيمان المسيحي يلبي جميع حاجات الإنسان ولا يتعارض مع العقل`.
فيما يتعلق بابتكارات باسكال وإنجازاته العلمية، فقد أثرت بشكل واضح على مجالات الرياضيات والفيزياء، حيث كان له دور في تطوير مبدأ باسكال الذي يشرح تعادل السوائل، ونظرية الاحتمالات، كما صنع أول آلة تقوم بجمع الأعداد في عام 1642 ميلادية.
مبدأ باسكال
يعتبر مبدأ باسكال من أهم الحقائق التي تناولت ضغط المائع، والذي يعني أن أي ضغط يحدث في جزء من المائع فإنه هذا الضغط ينتقل بدون أي نقصان لباقي أجزاء المائع، فمثلاً لو ارتفع ضغط الماء في بئر من آبار المدن عند محطة ضخ بما يساوي عشر وحدات ضغط، فإن الضغط في جميع الأنابيب في نظام التوصيل سيزداد بنفس المقدار وهو عشر وحدات ضغط، ولكن بشرط أن يكون الماء ساكناً.
ينص قانون باسكال على أنه عندما يكون هناك ضغط خارجي يؤثر على سائل محصور، فإن الضغط سيكون متساويا في جميع أجزاء السائل، ولذلك أطلق على هذا المبدأ اسم العالم بليز باسكال، وتم تسمية وحدة الضغط في النظام الدولي (SI) باسمه أيضا، حيث يساوي باسكال الواحد نيوتن واحد لكل متر مربع.
تطبيقات علمية على مبدأ باسكال
هناك العديد من التطبيقات العلمية التي استفادت من قانون أو مبدأ باسكال، ومن بينها الأهم والأكثر شهرة:
المكبس الهيدروليكي
يستخدم المكبس الهيدروليكي بشكل واسع في مغسلات السيارات وورش الصيانة، وهو يتألف من اسطوانتين متصلتين ومختلفتي المساحة، حيث يعتمد على فكرة تحويل ضغط السائل المحاصر داخل المكبس وتساويه بين جميع أجزاء السائل، وهذا يمكننا من رفع أثقال ثقيلة بواسطة أوزان صغيرة، ويمكن التعبير عن العلاقة بين هذه الأوزان باستخدام القانون التالي: الوزن الأول × مساحة الاسطوانة الصغيرة = الوزن الثاني × مساحة الاسطوانة الكبيرة.
مكابح السيارة
يعد نظام المكابح في السيارات من التطبيقات النموذجية لمبدأ وقانون باسكال، حيث يحدث زيادة في الضغط الموجود في الاسطوانة عند ضغط دواسة المكابح، ويتم نقل هذا الضغط بالتساوي عبر سائل المكابح، مما يدفع المكابح للضغط على القرص المثبت على العجلات ليتوقف دوران العجلة.
الهيدروليك
الهيدروليك في الأصل هي عبارة عن كلمة يونانية وتعني ترحيل القوة أو الضغط ونقلها عبر السوائل، ولذلك تعد أنظمة الهيدروليك من أبسط الأنظمة التي تستخدم في نقل القدرة أو القوة باختلاف أشكالها، يمكننا تعريف التحكم الهيدروليكي بأنه عملية يتم فيها نقل القوة والحركة والتحكم فيها باستخدام الموائع المضغوطة، واستخداماتها كثيرة مثل عمليات الإنتاج ورفع الأجسام وحملها.
كرسي طبيب الأسنان
تنقسم أجهزة كرسي طبيب الأسنان إلى ثلاثة أجيال، ويرجع ذلك إلى طريقة تحريك الكرسي في كل جيل
الجيل الهيدروليكي البسيط : يعتبر الكرسي الذي يعتمد على النظام الهيدروليكي، والذي يحتوي على مضخة وخزان زيت وصمام للرجوع وصمام آخر لعدم الرجوع، من أول الأجيال في النوعية التي تستخدم هذا النظام. يقوم طبيب الأسنان بالضغط على القدم الموجودة في أسفل الكرسي لرفعه بواسطة انتقال الزيت الهيدروليكي الموجود في الخزان إلى المضخة، ويتوقف عن الارتفاع في مكان محدد حسب رغبة الطبيب بسبب صمام عدم الرجوع، ثم يتم إعادته إلى مكانه بصمام الرجوع.
الجيل الهيدروليكي الكهربي : تتم حركة هذا الكرسي عن طريق نظام الحركة الهيدروليكي المتواجد فيه، ولكن تتم هذه الحركة عن طريق صمامات يتم التحكم بها كهربائيا.
الجيل الكهربائي الميكانيكي : وهي أحدث الأنواع التي تكون الحركة فيها ميكانيكية بواسطة التحكم الكهربائي.