21 مقدمة
📖
الموسوعة التعليمية الشاملة والمصطلحات الدقيقة — خواص الموائع الساكنة والكثافة والضغط وقاعدة باسكال والمانومتر (كتب الوزارة + الامتحان + المعاصر + الوسام)
📌 قاموس المفاهيم والمصطلحات العلمية الدقيقة:
الكثافة والكثافة النسبية (Density): الكثافة (ρ) هي كتلة وحدة الحجوم من المادة: ρ = m / V (kg/m³). الكثافة النسبية هي النسبة بين كثافة المادة إلى كثافة الماء عند 4°C وهي عدد بلا تمييز.
الضغط عند نقطة في باطن سائل (Pressure - P): القوة العمودية المؤثرة على وحدة المساحات المحيطة بتلك النقطة: P = P_a + ρ g h (حيث P_a الضغط الجوي، و ρ كثافة السائل، و h العمق تحت السطح).
مبدأ الأواني المستطرقة: مستوى سطح السائل المتجانس الساكن في جميع شعب الأواني المستطرقة المتصلة يكون في مستوى أفقي واحد بغض النظر عن أشكالها أو مقاطعها.
مبدأ باسكال (Pascal's Principle): عندما يؤثر ضغط إضافي على سائل محبوس في إناء مغلق، فإن هذا الضغط ينتقل بتمامه دون نقصان إلى جميع أجزاء السائل كما ينتقل إلى جدران الإناء الحاوي له.
المكبس الهيدروليكي والفائدة الآلية (Hydraulic Press): تطبيق لمبدأ باسكال يرفع أثقالاً كبيرة بقوة صغيرة. فائدته الآلية: η = A / a = F / f = y₁ / y₂ = v₁ / v₂ (تكون دائماً أكبر من الواحد الصحيح).
⚖️ القوانين والعلاقات الرياضية والفيزيائية الحاكمة:
الكثافة: ρ = m / V (kg/m³) | الكثافة النسبية: ρ_rel = ρ_substance / 1000
الضغط داخل سائل: P = P_a + ρ g h | فرق الضغط الهيدروستاتيكي: ΔP = ρ g h
الأنبوبة ذات الشعبتين: ρ₁ h₁ = ρ₂ h₂ (السوائل غير القابلة للامتزاج)
الضغط الجوي المعتاد: P_a = 76 cm-Hg = 0.76 m-Hg = 1.013 × 10⁵ N/m² (Pa) = 1.013 bar
الفائدة الآلية للمكبس الهيدروليكي: η = A / a = R² / r² = F / f = y₁ / y₂
🔍 الشرح المستفيض والتعليلات العلمية المعتمدة ("علل"):
- علل: تبنى السدود بحيث تكون أكثر سمكاً عند القاع منها عند القمة؟ لأن ضغط السائل يزداد طردياً مع العمق (P = ρ g h)، فيكون ضغط الماء عند قاع السد أكبر ما يمكن ويلزم جدار خرساني سميك لتحمل هذا الضغط الهائل ومنع الانهيار.
- علل: كفاءة المكبس الهيدروليكي لا تصل أبداً إلى 100% عملياً؟ لوجود قوى احتكاك بين المكابس وجدران الأسطوانات، بالإضافة إلى وجود فقاعات غازية في السائل الهيدروليكي تستهلك شغلاً في انضغاطها.
- علل: لا ينطبق مبدأ باسكال على الغازات؟ لأن الغازات قابلة للانضغاط لوجود مسافات بينية واسعة بين جزيئاتها، فيستهلك الضغط المؤثر في تقليل حجم الغاز أولاً بدلاً من الانتقال التام.
📊 أهم أجهزة قياس الضغط وتطبيقاتها الهندسية:
1البارومتر الزئبقي (تورشيلي)
فكرة العمل الأساسية
- تساوي الضغط عند النقاط في مستوى أفقي واحد في سائل متجانس
الوظيفة والتطبيق الهندسي
- قياس الضغط الجوي بدقة وتعيين الارتفاعات عن سطح البحر
2المانومتر ذو الشعبتين
فكرة العمل الأساسية
- مقارنة ضغط غاز محبوس مع الضغط الجوي (ΔP = ρgh)
الوظيفة والتطبيق الهندسي
- قياس فرق ضغط الغازات في الخزانات والأنابيب وإطارات السيارات
3المكبس الهيدروليكي
فكرة العمل الأساسية
- مبدأ باسكال لانتقال الضغط في السوائل المحبوسة
الوظيفة والتطبيق الهندسي
- رفع السيارات (الروافع)، الفرامل الهيدروليكية، مكابس القطن
💡 كبسولة الفنيات وتريكات الامتحانات والأسئلة الوزارية 2026/2027:
- الضغط كمية قياسية وليس متجهة.
- ارتفاع عمود الزئبق في البارومتر لا يتأثر بمساحة مقطع الأنبوبة أو ميلها (يعتمد فقط على الارتفاع الرأسي h).