الضغط الهيدروستاتيكي

أي مائع يدفع أقوى كلما تعمقت، لأن عند العمق الأكبر مزيدًا من المائع مكدسًا فوقك يضيف وزنه. يعتمد هذا الضغط على عمقك ونوع المائع فقط — لا يهم أن يكون الوعاء واسعًا أو ضيقًا أو غريب الشكل.

الصيغة

P = ρ · g · h

• P — الضغط (Pa): الدفعة الإضافية التي يبذلها المائع عند ذلك العمق
• ρ — الكثافة (kg/m³): كم كتلة محزومة في كل متر مكعب من المائع
• g — تسارع الجاذبية (m/s²): ما أشد شد الجاذبية، نحو 9.8 قرب سطح الأرض
• h — العمق (m): بُعدك تحت سطح المائع

مثال مشروح

كثافة الماء 1000 كيلوغرام لكل متر مكعب. كم ضغطًا يضيف 0.5 متر من الماء، مستخدمًا 9.8 للجاذبية؟

• ρ = 1000 kg/m³
• g = 9.8 m/s²
• h = 0.5 m

1. P = ρ · g · h
2. P = 1000 kg/m³ · 9.8 m/s² · 0.5 m

P = 4900 Pa

اختبر نفسك

أين تراه

تُبنى سدود الجاذبية الخرسانية بقاعدة أسمك بكثير من قمتها، لأن الماء يدفع بقوة أكبر كلما زاد العمق — فكل 10 أمتار من عمق الماء تضيف نحو 98000 باسكال، أي ما يقارب جوًّا إضافيًا كاملًا. ويشعر الغواص بالقانون نفسه كألم في الأذنين قبل أي شيء آخر: انزل بضعة أمتار فقط في حوض سباحة حتى يصبح الضغط المضاف محسوسًا بالفعل على طبلتَي الأذنين.

الأخطاء الشائعة

التخمين الطبيعي أن عمود ماء أوسع لا بد أن يدفع القاع بقوة أكبر — فثمة ماء أكثر يزن من فوق. والحقيقة أن الضغط عند عمق معيَّن متطابق في حوض واسع وأنبوب رفيع ممتلئين إلى الارتفاع نفسه: فالصيغة P = ρ · g · h لا تتضمن عرضًا ولا شكل وعاء ولا حجمًا كليًا. والخطأ الثاني هو توقع أن ينمو الضغط مع مربع العمق — إنه ينمو على خط مستقيم، فمضاعفة العمق تضاعف الضغط تمامًا.

كيف يرتبط

ما يقوم بالدفع هو ببساطة وزن المائع المكوَّم فوق — الجاذبية نفسها التي تحكم السقوط الحر، وهي الآن تضغط جانبيًا كما تضغط نحو الأسفل. هذا هو أساس وحدة المائعات كلها: مبدأ باسكال يسأل ماذا يحدث حين يُطبَّق ضغط كهذا على مائع محصور ويُعصَر، ومبدأ أرخميدس ينشأ من فرق العمق بين قاع الجسم وقمته.

جرّب المحاكاة التفاعلية

• مانومتر أنبوب U

المفاهيم ذات الصلة

• مبدأ برنولي
• مبدأ باسكال