الضغط — مفهومه ووحدته وقانونه مع أمثلة وتمارين — العلوم الفيزيائية — السنة الثالثة متوسط — المنهاج الجزائري

مفهوم الضغط

الضغط هو مقياس القوة المؤثرة عمودياً على وحدة المساحة. كلما زادت القوة المؤثرة على مساحة معينة، زاد الضغط. وكلما صغرت المساحة، زاد الضغط لنفس القوة.

تعريف الضغط

الضغط = القوة ÷ المساحة

P = F / S

حيث:

• P : الضغط (Pascal)
• F : القوة (Newton)
• S : المساحة (m²)

وحدة قياس الضغط

• الباسكال (Pa): الوحدة الدولية للضغط. 1 Pa = 1 N/m².
• البار (bar): 1 bar = 100,000 Pa.
• المليمتر زئبق (mmHg): تستخدم في قياس الضغط الجوي.
• الضغط الجوي (atm): 1 atm = 101,325 Pa ≈ 1.013 bar.

أنواع الضغط

1. الضغط في السوائل (مبدأ باسكال)

ينص مبدأ باسكال على أن “الضغط المؤثر على سائل محصور ينتقل بجميع الاتجاهات بالتساوي”.

• يستخدم في المكابس الهيدروليكية والمكابح الهيدروليكية.
• الضغط عند نقطة في سائل: P = ρ × g × h (حيث ρ كثافة السائل، g تسارع الجاذبية، h العمق).

2. الضغط الجوي

هو ضغط الهواء على سطح الأرض. اكتشفه العالم تورشيلي (1643م).

• قيمته عند سطح البحر: حوالي 1013 hPa (هكتوباسكال).
• يقل بارتفاعنا عن سطح البحر.
• يقاس بالبارومتر.

3. الضغط في الغازات

يخضع ضغط الغاز لحجمه ودرجة حرارته وفقاً لقوانين الغازات.

أمثلة محلولة

مثال 1

جسم وزنه 500 N موضوع على سطح. إذا كانت مساحة سطحه 0.5 m²، فما مقدار الضغط الذي يؤثر به على السطح؟

الحل:

P = F / S = 500 / 0.5 = 1000 Pa

مثال 2

سائل كثافته 1000 kg/m³ على عمق 10 m. أحسب الضغط عنده (g = 10 N/kg).

الحل:

P = ρ × g × h = 1000 × 10 × 10 = 100,000 Pa

تطبيقات الضغط في الحياة

التطبيق	شرح الظاهرة
أحذية التزلج على الثلج	مساحة كبيرة لتوزيع الوزن وتقليل الضغط على الثلج.
السكين الحاد	مساحة صغيرة تزيد الضغط فتسهل القطع.
المكبس الهيدروليكي	تطبيق لمبدأ باسكال لرفع الأجسام الثقيلة بقوة صغيرة.
غواصة الأعماق	تصميمها يقاوم الضغط الكبير في الأعماق.
إبرة الحقن	مساحة صغيرة جداً تزيد الضغط لاختراق الجلد.

تمارين

التمرين 1

صندوق وزنه 600 N له قاعدة مساحتها 1.2 m². أحسب الضغط الذي يؤثر به الصندوق على الأرض.

التمرين 2

لماذا يفضل المشي على الثلج باستخدام أحذية التزلج العريضة بدلاً من الأحذية العادية؟

التمرين 3

سائل كثافته 800 kg/m³ على عمق 5 m. أحسب الضغط عنده (g = 10 N/kg).

الخلاصة

الضغط هو القوة المؤثرة على وحدة المساحة (P = F/S). أنواعه: ضغط السوائل (مبدأ باسكال)، الضغط الجوي، وضغط الغازات. له تطبيقات عديدة في الهندسة والطب والحياة اليومية. وحدته الدولية هي الباسكال (Pa).