ما هو الضغط الهيدروستاتيكي؟
الضغط الهيدروستاتيكي هو الضغط الذي يبذله سائل ساكن بسبب وزن السائل الموجود فوق نقطة معيّنة. وكلما توغّلت أعمق في سائل ما، ازداد الضغط، لأن كمية أكبر من السائل تتراكم فوقك. ويتحكّم هذا المبدأ في كل شيء بدءًا من الغوص وهندسة السدود، وصولًا إلى ضغط الدم وتصميم خزانات المياه المرتفعة. إنها علاقة فيزيائية كونية تنطبق في كل مكان توجد فيه جاذبية وسائل.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل ثلاث قيم: كثافة السائل (\(\rho\)) بالكيلوغرام لكل متر مكعب، وتسارع الجاذبية (\(g\)) بالمتر لكل ثانية مربعة، وعمق أو ارتفاع عمود السائل (\(h\)) بالأمتار. تعرض لك الحاسبة الضغط بالباسكال، مع تحويلات تلقائية إلى الكيلوباسكال والبار والضغط الجوي. تبلغ كثافة الماء العذب نحو 1000 كغ/م³، والماء المالح نحو 1025 كغ/م³، أما الجاذبية القياسية على الأرض فهي 9.81 م/ث².
شرح المعادلة
المعادلة الحاكمة هي $$P = \rho \cdot g \cdot h$$ تخبرك الكثافة (\(\rho\)) بمقدار الكتلة التي يحملها كل متر مكعب من السائل؛ وتحوّل الجاذبية (\(g\)) تلك الكتلة إلى وزن؛ بينما يضاعف العمق (\(h\)) النتيجة بمقدار ارتفاع عمود السائل. وحاصل الضرب هو الضغط النسبي (المقاس) — أي الضغط الزائد عن الضغط الجوي. وللحصول على الضغط المطلق، أضف الضغط الجوي (≈101,325 باسكال) إلى النتيجة.
مثال محلول
تخيّل غوّاصًا على عمق 10 أمتار في ماء عذب. بافتراض أن \(\rho = 1000\) كغ/م³، و \(g = 9.81\) م/ث²، و \(h = 10\) م: فإن $$P = 1000 \times 9.81 \times 10 = 98{,}100 \text{ باسكال}$$ وهو ما يعادل 98.1 كيلوباسكال، أو 0.981 بار، أو نحو 0.968 ضغط جوي. هذا يعني تقريبًا ضغطًا جويًا إضافيًا كاملًا عن كل 10 أمتار من الماء — وهي قاعدة عملية مفيدة للغوّاصين.
الأسئلة الشائعة
هل يؤثّر شكل الوعاء في النتيجة؟ لا. يعتمد الضغط الهيدروستاتيكي على العمق والكثافة والجاذبية فقط — وليس على عرض الوعاء أو حجمه.
هل هذا ضغط نسبي أم مطلق؟ تعطي المعادلة الضغط النسبي (المقاس بالنسبة إلى الضغط الجوي). أضف نحو 101,325 باسكال للحصول على الضغط المطلق.
أي قيمة للجاذبية (\(g\)) يجب أن أستخدم؟ استخدم 9.81 م/ث² عند سطح الأرض. واستخدم قيمة مختلفة للكواكب الأخرى أو للحسابات الدقيقة على الارتفاعات العالية.
