نوع العلاقة بين الضغط والمساحة

العلاقة بين الضغط والمساحة هي أن الضغط والمساحة يتناسبان عكسياً مع بعضهما البعض ، ومن هنا تسمى العلاقة بينهما بالعلاقة العكسية ، وهذا يعني انه عندما تقل المساحة يزداد الضغط الذي يمارس على تلك المنطقة ، وعندما تزداد المساحة يتناقص الضغط على تلك المنطقة.

لكي تعرف نوع العلاقة بين الضغط والمساحة , و

العلاقة بين الضغط والقوة

، ضع في اعتبارك اسطوانة مليئة بالغاز ، وبالتالي ، يمارس الغاز ضغطًا على جدران الأسطوانة بينما تكون سرعته صفرًا ، الآن افتح فم الأسطوانة ، سوف يخرج الغاز ببعض السرعة بينما الضغط على جدران الأسطوانة يتناقص ، هذا هو الحال مع الأنابيب ، عندما يمر السائل عبر الأنبوب الذي يحتوي على مساحة ثابتة من المقطع العرضي ، فإن هذا السائل يمارس قدرًا ثابتًا من الضغط على جدران الأنابيب وله سرعة ثابتة اعتمادًا على مقدار الضغط المطبق على السائل من نقطة البداية لجعله يتحرك.

الآن ضع في اعتبارك فوهة في نهاية الأنبوب. هذا الانخفاض المفاجئ في المنطقة سوف يقاوم تدفق السوائل ، والآن لجعل معدل التدفق الكتلي الثابت ، فإن السائل سيزيد من سرعته ، الآن بالنظر إلى الضغط على نقطة معينة على الحائط ، فإنه لا يمكن أن ينخفض إلا إذا انخفضت كتلة السائل في تلك النقطة. في الأسطوانات ، إذا أخرجنا الغاز ، ينخفض الضغط كما ذكرت بالفعل في حالة الأنابيب ، فإنه ينخفض إذا حصل كل عنصر من عناصر السائل على وقت أقل للبقاء في نقطة معينة في الأنبوب ، وبالتالي ، فإن الأنبوب المليء بسائل البقاء سوف يتعرض لضغط أكبر من الأنبوب مع السوائل المتحركة ، وبالتالي تكون السرعة أكبر في الأنبوب ، وسيكون الضغط أقل الذي يتعرض له الأنبوب.

يمكنك رؤية هذا في جهاز برنولي ، عندما يتحرك الماء ببطء في الأنبوب ، يرتفع في أنبوب برنولي أكثر مما هو عليه عندما يتحرك بسرعة ، هذا ما يحدث بالفعل عندما يتدفق الماء عبر الفوهة ، F / A لا علاقة لها به ، نحن نتحدث عن الضغط في جدران الأنبوب بواسطة السائل ، وليس الضغط بالسائل على الهدف الذي يصطدم به ، إذا تحدثنا عن ذلك فإن الضغط سيكون بالتأكيد عاليا ، بسبب هذا الضغط المرتفع ، يتم قطع حتى تاج الحديد ، ولكن بسبب السرعة العالية في الفوهة ، لا يمكن للسوائل الحصول على الوقت الكافي لممارسة القوة على جدران الأنبوب ، وإذا كانت القوة أقل ، فسيكون الضغط أقل لأن القوة تتناسب طرديًا مع الضغط ، من خلال العلاقة P = F / A.

قانون حساب الضغط

يُعرَّف الضغط بأنه مقياس للقوة المطبقة على مساحة وحدة ، غالبًا ما يتم التعبير عن الضغط بوحدات باسكال (Pa) أو نيوتن لكل متر مربع (N / m2 أو kg / m · s2) أو رطل لكل بوصة مربعة ، تشمل الوحدات الأخرى الغلاف الجوي (atm) ، و torr ، و bar ، و متر مياه البحر (msw) ، وفي المعادلات ، يُشار إلى الضغط بالحرف الكبير P أو الحرف الصغير p.

الضغط عبارة عن وحدة مشتقة ، يتم التعبير عنها عمومًا وفقًا لوحدات المعادلة: P = F / A ، حيث P هي الضغط ، F هي القوة ، و A هي المنطقة

الضغط هو كمية قياسية ، بمعنى أن لها مقدارًا ، ولكن ليس اتجاهًا ، قد يبدو هذا محيرًا لأنه من الواضح عادةً أن القوة لها اتجاه. ،قد يكون من المفيد التفكير في ضغط الغاز في البالون ، حيث لا يوجد اتجاه واضح لحركة الجسيمات في الغاز ، في الواقع ، يتحركون في جميع الاتجاهات بحيث يظهر التأثير النهائي عشوائيًا ، إذا كان الغاز محاطًا ببالون ، فسيتم اكتشاف الضغط حيث تصطدم بعض الجزيئات بسطح البالون. بغض النظر عن المكان الذي تقيس فيه الضغط على السطح ، فسيكون هو نفسه.[1]

الفرق بين القوة والضغط

عندما يتم ممارسة قوة على جسم ما ، يتم ممارسة الضغط أيضًا على الجسم ، لكن القوة والضغط ليسا نفس الشيء ، إليك “تجربة فكرية” لتوضيح الفرق ، افترض أنك ستبذل قوة مقدارها 5 نيوتن على شريكك في المعمل ، وافترض أن لدى شريكك الخيار التالي:

قوة 5 نيوتن مؤثرة بالطرف المدبب للدبوس.
قوة 5 نيوتن تمارس مع الجانب المسطح من كتاب فيزياء.

بافتراض أن شريكك في المعمل ليس غريبًا جدًا ، ما الذي ستختاره؟ بالطبع الكتاب! لكن لماذا؟ سيبذل كل من الدبوس والكتاب نفس القوة ، وستحصل على نفس التسارع من أي قوة ، حسنًا ، لأن القوة التي تمارس مع الدبوس ستؤذي – كثيرًا – ولن تتأذى القوة المبذولة مع الكتاب.

على الرغم من أن كلًا من الدبوس والكتاب يمارسان نفس القوة ، إلا أنهما يمارسان ضغوطًا مختلفة جدًا ، يعتمد الضغط على مقدار القوة والمنطقة التي يتم تطبيق القوة عليها ، مزيد من القوة – مزيد من الضغط ، مساحة أكبر – ضغط أقل ، في الواقع ، الضغط يتناسب طرديا مع القوة ويتناسب عكسيا مع المنطقة.

الضغط = القوة / المساحة ، حيث تخبرك القوة كيف سيتسارع الجسم ، يخبرك الضغط كيف ستشعر.

العلاقة بين الضغط والقوة والمساحة

يتم نقل الضغط والقوة عادة بين السوائل والمواد الصلبة في كل من الأنظمة التقنية والطبيعية ، على سبيل المثال ، في محرك الاحتراق الداخلي (ICE) في السيارة ، حيث يتم إشعال خليط الوقود والهواء بواسطة شرارة في أسطوانة محرك الاحتراق الداخلي ، تتسبب الشرارة في انفجار غاز الوقود ، والذي بدوره يزيد الضغط بشكل لحظي إلى مستويات عالية في الاسطوانة ، يتم ممارسة الضغط العالي على المكبس الذي يتم تسريعه بسبب تدفق الزخم (القوة) ، يتم نقل القوة عبر منطقة المكبس بسبب غاز الضغط العالي ، وفقًا لـ Eq ، ويتم نقلها أيضًا عبر مجموعة نقل الحركة للمركبة على العجلات.

أخيرًا ، تمارس العجلات ضغطًا على الطريق عبر منطقة التلامس بين العجلات والطريق ، وبالتالي ، يتم نقل القوة إلى الطريق (الأرض) ويتم تشغيل السيارة من خلال قوة رد الفعل (قانون نيوتن الثالث) التي يمارسها الطريق على السيارة.[2]