ما هو ضغط حِمل الرياح؟
ضغط حِمل الرياح هو الضغط الديناميكي الذي يولّده الهواء المتحرك عند اصطدامه بسطحٍ ما. وهو كمية أساسية في الهندسة الإنشائية، تُستخدم لتحديد أبعاد المباني واللوحات الإعلانية والألواح الشمسية وغيرها من المنشآت المعرّضة للرياح. ويُعطى الضغط الديناميكي الأساسي بالعلاقة الشهيرة \( q = \tfrac{1}{2}\rho v^{2} \)، حيث يمثّل \(\rho\) كثافة الهواء و\(v\) سرعة الرياح. وتُعدّ هذه الحاسبة أداة فيزيائية عامة لا ترتبط بأي كود إنشائي وطني محدد.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل سرعة الرياح بالمتر في الثانية، وكثافة الهواء بالكيلوغرام في المتر المكعب. عند مستوى سطح البحر وعند درجة حرارة 15 درجة مئوية، تبلغ كثافة الهواء نحو 1.225 كجم/م³. ويمكنك اختياريًا إدخال المساحة المعرّضة لتقدير إجمالي قوة الرياح (\( F = q \times A \)). تعرض النتيجة الضغط الديناميكي بالباسكال، وإذا أدخلت المساحة فستظهر القوة المقابلة بالنيوتن.
شرح المعادلة
تنبثق معادلة الضغط الديناميكي $$ q = \tfrac{1}{2}\rho v^{2} $$ من مبدأ برنولي: إذ تتحوّل الطاقة الحركية للهواء المتحرك إلى ضغط عندما يتوقف تدفّقه عند اصطدامه بالسطح. وبما أن السرعة تظهر مربّعة، فإن مضاعفة سرعة الرياح تؤدي إلى زيادة الضغط أربعة أضعاف. أما في التصميم الإنشائي الفعلي فتُضاف عوامل أخرى فوق هذا الضغط الأساسي، مثل عوامل الشكل والتعرّض والهبّات وأهمية المنشأ، لكن يبقى الضغط الديناميكي دائمًا نقطة الانطلاق.
مثال محلول
لسرعة رياح تبلغ 30 م/ث وكثافة هواء 1.225 كجم/م³: $$ q = 0.5 \times 1.225 \times 30^{2} = 0.5 \times 1.225 \times 900 = 551.25 \text{ باسكال} $$ وإذا أثّر هذا الضغط على جدار مساحته 10 م²، فإن إجمالي القوة يساوي $$ 551.25 \times 10 = 5{,}512.5 \text{ نيوتن} $$
الأسئلة الشائعة
ما قيمة كثافة الهواء التي ينبغي استخدامها؟ استخدم 1.225 كجم/م³ للظروف القياسية عند مستوى سطح البحر. وتنخفض الكثافة مع ارتفاع المنسوب وزيادة درجات الحرارة.
كيف أحوّل من كم/ساعة إلى م/ث؟ اقسِم القيمة بالكيلومتر في الساعة على 3.6 قبل إدخال السرعة (مثلًا: 108 كم/ساعة = 30 م/ث).
هل تتضمّن هذه القيمة عوامل أمان الأكواد؟ لا. هذه هي قيمة الضغط الديناميكي الأساسي فقط؛ اضربها في عوامل الكود ذات الصلة لاستخدامها في التصميم.
