علوم وتكنلوجيا
pixapay

ما هو مبدأ باسكال المشهور في علم الميكانيكا

مبدأ باسكال يعتبر من المبادئ المشهورة في علم الميكانيكا الخاص بالموائع، ويدرس مبدأ باسكال كيفية إنتقال الضغط في هذا المائع من الداخل.


ويتكون مبدأ باسكال من النص الآتي "إذا تم تسليط مزيد من الضغط الإضافي على سائل ساكن ولا يقبل الخضوع للضغط ومحصور، فهذا الضغط الزائد سوف يقوم بالانتقال بنفس المقدار إلى جميع النقاط الخاصة بالسائل وإلى الجدران الخاصة بالوعاء الذي يتضمنه". 


إعلان

وأطلق على ذلك القانون مبدأ باسكال وفقًا لمكتشفه بليز باسكال عالم الفيزياء والرياضيات والفيلسوف الفرنسي، حيث توصل لاكتشافه في منتصف القرن 17.


من هو باسكال:

• يعتبر العالم الفرنسي بليز باسكال أكثر علماء الفيزياء والرياضيات شهرة في العالم أجمع.

• إذ يرجع الفضل إليه في التوصل للعديد من القوانين والإنجازات التي من خلالها أحدثت تغيير ما في العالم.

• ومن أهم إنجازات العالم باسكال قانون باسكال الذي يطلق عليه مبدأ باسكال؛ فهو أكثر إنجازاته شهرة.

• ويتم تصنيف مبدأ باسكال على أنه أكثر القوانين الخاصة بميكانيكا الموائع أهمية.

• ويعمل مبدأ باسكال على توضيح التأثير الذي يحدثه الضغط على كل السوائل التي يتم حصرها في الأوعية التي تكون مغلقة.

• إذ أن هذا الضغط يقوم بالتأثير على جميع الأجزاء الخاصة بالسائل وفي جميع الاتجاهات.


تطبيقات مبدأ باسكال:

* معجون الأسنان:

ومن أكثر التطبيقات على مبدأ باسكال من واقع حياتنا اليومية المعجون الخاص بتنظيف الأسنان.

فعند الضغط على المعجون في نقطة ما، فإن معجون الأسنان ينطلق من الأنبوبة الخاصة به بسبب ذلك الضغط، ويحدث ذلك أيضًا في حالة الحقن التي يقوم الطبيب باستعمالها.

* المكبس الهيدروليكي:

هذا المكبس عادة يكون عبارة عن إسطوانتين يكونان متصلتين من الأسفل مع بعضهما، كما أنهما تكونان بهما سائل مملوئتين به يكون في الغالب زيت.

واحدة من تلك الأسطوانتين حجمها يكون صغير إذا ما قورنت بالأسطوانة الأخرى، وغالبًا تكون هذه الأسطوانة متواجدة في الجهة المقابلة للمتحكم.

وبالتالي عند إحداث أي تأثير على تلك الأسطوانة الصغرى بكل قوة من خلال استخدام مكبس بشكل متحرك.

فيكون لهذه القوة تأثيرعلى الزيت من خلال انتقال الضغط في الزيت طبقًا لمبدأ باسكال حتى يتم وصوله إلى المكبس الثاني.

والذي يتولى رفع ما يريد من جسم، وذلك لحدوث تضاعف في القوة مرات عديدة، وينتج هذا التضاعف من خلال وجود فرق في المساحة الخاصة بكلا المكبسين.

* الفرامل الهيدروليكية للسيارة:

الصناعة الخاصة بالكوابح أو الفرامل قائمة بالأساس على مبدأ باسكال، الذي يقوم على وجود ضغط في السوائل الموجودة في السيارات التي تتحرك.

لاسيما إذا كانت تسير بسرعة وبحاجة ماسة إلى قوة ضخمة حتى تقف.

فعند ضغطنا على الجزء الخاص بالدواسة التي تتصل بالمكبس، فإن القوة يحدث لها انتقال كبير مما يؤدي إلى حدوث نوع كبير من الضغط على السائل الموجود في الاسطوانة الأساسية.

كما أن هذا الضغط يقوم بالانتقال خلال السائل لجمييع الأسطوانات التي توجد عند منطقة العجلات.

إذ يوجد مكبسان اثنان عند كل عجلة وهما متصلان بما يطلق عليه " الحذاءين الخاصين بالكابح" يقومان بدفعاهما باتجاه الجدار الصاج الخاص بالعجلة.

ويؤدي ذلك إلى حدوث نوع شديد من الاحتكاك بين هذين الحذاءين من جانب والعجلة من جانب آخر، الأمر الذي يخفف من سرعة السيارة وربما إيقافها.

وعند القيام بمحاولة تخفيف الضغط الواقع على الدواسة، فهناك نابض مهمته أن يعيد كلا الحذائين إلى مكانهما الأصلي وبالتالي فإن الاحتكاك يكون زال.

وعندم مليء الأسطوانة الأساسية وكذلك الأنابيب التي تعمل على التوصيل بزيت خاص ب الفرامل شرط خلوه من فقاعات الهواء، فإن الفرامل تكون ذات كفاءة كبيرة في العمل.

* الكرسي الخاص بطبيب الأسنان

* بدلة الغوص في أعماق كبيرة بالماء


تجربة مبسطة لرفع وزن ثقيل بدون جهد وفقًا لمبدأ باسكال:

نحضر مكبسين مساحتهما مختلفة، على أن يكون أحدهما صغير، والثاني يكون كبير، يقومان بالتأثير على سائل موضوع في وعاء بشكل ملائم.

طبقًا لمبدأ باسكال, فإن القوة التي يتم تركيزها على المكبس ذو الحجم الصغير تنتقل إلى المكبس ذو الحجم الكبير وذلك من خلال السائل.

إذ أن المكبس الصغير يتولى مهمة النقل من خلال قوة تتناسب ومساحته.

فعندما تكون مساحة المكبس ذو الحجم الكبير أكبر بنسبة ثلاث مرات من المساحة الخاصة بالمكبس ذو الحجم الصغير.

في هذه الحالة يمكن لكتلة مقدراها 25 كلج موجودة على المكبس ذو الحجم الصغير أن ترفع كتلة مقدارها 75 كلج موجودة على المكبس ذو الحجم الكبير.

على الجانب الأخر، فإن المكبس ذو الحجم الكبير يعلو بمقدار أقل ثلاث مرات، ومن أجل ذلك يجب تحريك المقبض الخاص برافعة هيدروليكية مرات عديدة من أجل رفع سيارة.

ومن أجل ملاحظة مبدأ باسكال بشكل أوضح، من الممكن استخدام أنبوب على هيئة حرف U ويتم ملئه بنوع معين من السوائل.

في هذه الحالة عندما يتم وضع مزيد من الضغط الزائد على هذا السائل من جانب معين من هذا الأنبوب.

 فإننا سنلاحظ ارتفاع السائل في الجانب الأخر بمعدل يتناسب بشكل طردي مع المقدار الخاص بالضغط الذي يقع على هذا السائل.


ملاحظات على مبدأ باسكال:

يلاحظ من خلال مبدأ باسكال الفرق في الضغط بين نقطتين وليكن مكبسين خلال عمود خاص بالمائع يعتمد على وجود فرق في الارتفاع الخاص بالنقطتين.

 فمن المعروف أنه كلما حدثت زيادة في الفرق بين الارتفاع الخاص بنقطتين، فإ الفرق الخاص بالضغط بين نفس النقطتين يزيد.

وذلك بسبب وجود قوة الجاذبية التي تقوم بالتأثير على هذا المائع بالإضافة إلى التأثير على المقدار الخاص بسرعتها.

ويشهد هذا المقدار نوع من الاختلاف ين مائع ومائع آخر طبقًا لوجود اختلاف في الكثافة الخاصة بالمائع.

وبالتالي نكون بحاجة إلى وجود فرق ولو بسيط للغاية من ناحية الارتفاع من أجل إنتاج الكمية ذاتها من الضغط والتي تنتج بسبب وجود ارتفاع يكون أكبر نسبيًا بكثير من ارتفاع الماء.

0

التعليقات المنشورة لا تعبر عن رأي "الشمس" وانما تعبر عن رأي اصحابها.

فيديوهات

+المزيد