ما هو الضغط الديناميكي؟
الضغط الديناميكي (ويُرمز إليه غالبًا بالرمز q) هو الطاقة الحركية لكل وحدة حجم من مائع متحرك. وهو يمثّل الزيادة في الضغط الناتجة عن إيقاف المائع تمامًا، ويُعدّ ركيزة أساسية في الديناميكا الهوائية والديناميكا المائية وتصميم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC). والمعادلة الحاكمة هي $$q = \tfrac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^{2}$$ حيث تمثّل \(\rho\) كثافة المائع وتمثّل \(v\) سرعة التدفق.
كيفية استخدام هذه الحاسبة
أدخل كثافة المائع بوحدة الكيلوغرام لكل متر مكعب، وسرعة التدفق بوحدة المتر في الثانية، ثم اقرأ قيمة الضغط الديناميكي بالباسكال (وكذلك بالكيلوباسكال). بالنسبة للهواء عند مستوى سطح البحر ودرجة حرارة 15 °م، تبلغ الكثافة نحو 1.225 كغ/م³، أما الماء العذب فتُقارب كثافته 1000 كغ/م³. احرص على استخدام وحدات النظام الدولي (SI) المتوافقة لكلا المدخلين حتى تظهر النتيجة بالباسكال.
شرح المعادلة
بما أن الطاقة الحركية تتناسب مع مربّع السرعة، فإن الضغط الديناميكي يرتفع بسرعة كبيرة كلما زادت السرعة؛ فمضاعفة السرعة تجعل قيمة \(q\) أربعة أضعاف. ويأتي المعامل \(\tfrac{1}{2}\) مباشرةً من حدّ الطاقة الحركية \(\tfrac{1}{2}mv^{2}\) عند إعادة كتابته لكل وحدة حجم (إذ تمثّل الكتلة على الحجم الكثافة). والضغط الديناميكي ليس هو نفسه الضغط الساكن؛ ففي معادلة برنولي يُجمع النوعان معًا لينتج الضغط الكلي (ضغط الركود).
مثال محلول
تطير طائرة بسرعة 50 م/ث خلال هواء كثافته 1.225 كغ/م³. عندئذٍ يكون $$q = \tfrac{1}{2} \times 1.225 \times 50^{2} = 0.5 \times 1.225 \times 2500 = 1531.25 \text{ باسكال}$$ أي نحو 1.53 كيلوباسكال. وهذه القيمة هي ما يضربه مهندس الديناميكا الهوائية في المساحة وفي معامل معيّن لتقدير قوة الرفع أو السحب.
الأسئلة الشائعة
ما الوحدات المستخدمة هنا؟ وحدات النظام الدولي (SI): الكثافة بوحدة كغ/م³، والسرعة بوحدة م/ث، والضغط الناتج بالباسكال (Pa).
هل الضغط الديناميكي هو نفسه الضغط الساكن؟ لا. الضغط الساكن هو الضغط المحيط بالمائع، أما الضغط الديناميكي فهو الضغط الإضافي الناتج عن حركته. ومجموعهما هو الضغط الكلي أو ضغط الركود.
ما الكثافة التي ينبغي استخدامها للهواء؟ تبلغ كثافة الهواء القياسية عند مستوى سطح البحر نحو 1.225 كغ/م³، لكنها تنخفض مع الارتفاع وترتفع مع انخفاض درجة الحرارة، لذا عدّل القيمة وفقًا لذلك.
