ما هو الضغط الهيدروستاتيكي؟
الضغط الهيدروستاتيكي هو الضغط الذي يبذله سائل ساكن نتيجة وزن السائل الموجود فوق نقطة معينة. وهو يعتمد فقط على كثافة السائل، وعجلة الجاذبية المحلية، والعمق الرأسي — ولا يتأثر بشكل الوعاء أو حجمه الكلي. تطبّق هذه الحاسبة العلاقة الكلاسيكية \(P = \rho \cdot g \cdot h\)، كما تحسب الضغط المطلق بإضافة الضغط الجوي عند السطح.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل كثافة السائل (\(\rho\)) بوحدة كجم/م³ — فالماء العذب يبلغ نحو 1000، وماء البحر نحو 1025، والزئبق نحو 13534. اضبط قيمة الجاذبية (\(g\))، والقيمة الافتراضية هي 9.80665 م/ث² للأرض عند مستوى سطح البحر. أدخل العمق أو ارتفاع عمود السائل (\(h\)) بالأمتار، إضافة إلى الضغط الجوي عند السطح (القيمة الافتراضية 101325 باسكال = 1 ضغط جوي). تُظهر الأداة الضغط النسبي بوحدات الباسكال والكيلوباسكال والبار والضغط الجوي، إلى جانب الضغط المطلق الإجمالي.
شرح المعادلة
الضغط النسبي يُحسب بالعلاقة \(P = \rho g h\)، حيث \(\rho\) هي الكثافة، و\(g\) الجاذبية، و\(h\) العمق. وهو الضغط مقيسًا بالنسبة إلى الغلاف الجوي المحيط. وللحصول على الضغط الكلي الذي يستشعره المجس فعليًا، نضيف الضغط الجوي الذي يضغط على سطح السائل: $$P_{abs} = \text{P}_{atm} + \rho g h$$
مثال محلول
بالنسبة للماء (\(\rho = 1000\) كجم/م³) على عمق 10 أمتار مع \(g = 9.80665\) م/ث²: الضغط النسبي $$= 1000 \times 9.80665 \times 10 = 98{,}066.5 \text{ باسكال} \approx 98.07 \text{ كيلوباسكال} \approx 0.98 \text{ بار}$$ وبإضافة الضغط الجوي البالغ 101,325 باسكال نحصل على ضغط مطلق يقارب 199,391.5 باسكال، أي نحو 1.97 ضغط جوي.
الأسئلة الشائعة
هل يؤثر شكل الوعاء؟ لا. يعتمد الضغط الهيدروستاتيكي على العمق الرأسي والكثافة والجاذبية فقط — وهذا ما يُعرف بمفارقة الهيدروستاتيكا.
لماذا يتضاعف الضغط تقريبًا عند عمق 10 أمتار تحت الماء؟ كل نحو 10 أمتار من الماء تضيف ما يقارب 1 ضغط جوي إلى الضغط النسبي، لذا يبلغ الضغط المطلق عند عمق 10 أمتار نحو 2 ضغط جوي.
ما الوحدات المستخدمة؟ وحدات النظام الدولي الأساسية: الكثافة بكجم/م³، والعمق بالأمتار، والجاذبية بـ م/ث²، ما يعطي الضغط بالباسكال (Pa)، مع توفير التحويلات إلى الكيلوباسكال والبار والضغط الجوي.
