فشار
فشار
از نظر فیزیکی، فشار در واقع مقدار نیرویی است که به طور عمود بر واحد سطح وارد می‌شود. اگر در نیروی وارد آمده بر جسم و یا سطح، مقدار نیرو ثابت باشد و یا ثابت بماند، هر چه مساحت سطحی که نیرو به آن وارد می‌شود کوچک تر و کم تر باشد، میزان فشار وارد بر سطح بیشتر است. واحد فشار در فیزیک، نیوتون بر مترمربع است که پاسکال (به نام فیزیکدان مشهور فرانسوی) نامیده شده است و آن را با علامت pa نشان می‌دهند.
اثر نیرو روی یک سطح بستگی دارد که نیرو چگونه اعمال شود. شخصی که کفش ورزشی میخ دار پوشیده، میخ کفش‌هایش در زمین فرو می‌رود در صورتی‌که کفش معمولی بر زمین آسیب نمی‌رساند.
نکته قابل توجه اینست که در هر دو مورد نیرویی که بر سطح وارد می‌شود یکسان بوده و همان نیروی وزن اوست. اختلاف میان این دو حالت در این است که کفش ورزشی نیرو را بر سطح کوچکی وارد می‌کند. میخ کفش‌ها مقدار نیروی کل را تغییر نمی‌دهد، بلکه نیرو بر واحد سطح (فشار) را به شدت افزایش می‌دهد.
انواع فشار
انواع فشار‌ها عبارتند از فشار مطلق، فشار اتمسفر، فشار نسبی و فشار تفاضلی. برای اندازه گیری فشار مطلق باید فشار خلأ را صفر در نظر گرفت و فشار مورد نظر نسبت به خلأ فشار مطلق نامیده می‌شود. فشار اتمسفر بیشترین کاربرد را در سطح زمین دارد. فشار اتمسفر حاصل فشار لایه اتمسفری است که اطراف زمین را احاطه کرده است. مقدار این فشار به عواملی از جمله چگالی هوا، ارتفاع از سطح دریا، دمای هوا و سرعت وزش باد بستگی دارد.
بیشترین مقدار فشار اتمسفر در سطح دریا می‌باشد و با افزایش ارتفاع فشار کاهش می‌یابد. اگر فشاری نسبت به فشار اتمسفر اندازه گیری شود، فشار نسبی نامیده می‌شود. در مقیاس فشار مطلق فشار منفی نداریم ولی در فشار نسبی، فشار منفی داریم و به فشار کمتر از اتمسفر فشار منفی ایجاد می‌کند که به آن مکش می‌گویند. زمانی که هدف اندازه‌گیری فشار بین دو سیستم باشد، به این فشار، فشار تفاضلی می‌گویند.
نحوه اندازه‌گیری فشار
فشار را به کمک دستگاه‌های فشار سنج اندازه می‌گیرند. معمول‌ترین راه اندازه‌گیری فشار استفاده از فشار سنج لوله‌ای U شکل است. این فشار سنج‌ها از یک لوله‌ی شیشه‌ای محکم ساخته شده و صفحه‌ی آن‌ها بر حسب اینچ، سانتی‌متر و یا میلی‌متر مدرج شده است و مایع درون آن‌ها معمولاً آب و یا جیوه است.
اصول کار این نوع فشارسنج‌ها بر پایه رابطه زیر می‌باشد:
در رابطه فوق P چگالی مایع مورد استفاده، g شتاب جاذبه و h ارتفاع مایع در شاخه نشان داده شده است. برای اندازه‌گیری فشار‌های بالا معمولاً از مایع با جرم مخصوص زیاد مانند جیوه استفاده می‌شود و برای اندازه‌گیری فشار‌های پایین و به منظور حساسیت بیشتر می‌توان از مایعات سبک‌تر مانند آب استفاده کرد.
فشار مایعات
همان‌طور که معمولاً فشار هر جسم جامد بر سطح زیرین آن در اثر نیروی گرانش است. فشار مایعات نیز در اثر نیروی وزن آن‌ها به وجود می‌آید. بسیاری از شهرها دارای شبکه‌ی آب لوله‌کشی هستند. در شبکه‌ی آب رسانی شهرها، معمولاً مخزن آب را در ارتفاعی بالاتر از بقیه‌ی نقاط می‌سازند.
در نتیجه آب بر اثر نیروی گرانش در شبکه‌ی آب شهرها جاری می‌شود. فشار مایعات به ارتفاع آن‌ها بستگی دارد. یعنی هر چه ارتفاع ستون مایع بیشتر باشد. نیروی وزن مایع بر سطح زیرین خود بیشتر می‌شود و در نتیجه فشار مایع بیشتر خواهد بود. یک نکته‌ی بسیار جالب در مورد فشار مایعات این است که مایعات، فشار را به خوبی و به طور یکسان در همه‌ی جهات منتقل می‌کنند. از این خاصیت، در موارد بسیاری استفاده می‌شود. از جمله دو دستگاه ترمز اتومبیل‌ها از خاصیت انتقال فشار مایعات بهره گرفته می‌شود.
فشار گازها
هوای اطراف زمین به وسیله نیروی گرانش زمین به طرف پایین کشیده می‌شود. نیروی گرانش سبب می‌شود که هوا بر همه اجسام روی زمین، فشار وارد می‌کند. مانند آبی که بر کف ظرف خود فشار وارد می‌کند. وجود فشار هوا در بعضی از کارها به ما کمک می‌کند. مثلاً وقتی که با یک نی، نوشیدنی می‌خورید، فشار هوا، مایع را از لیوان به درون دهان شما منتقل می‌کند. فشار هوا روی تمام اجسامی که بر سطح زمین قرار دارند از همه جهت‌ها وارد می‌شود.
در ته کدام یک از ظرف‌ها فشار بیشتری وارد می‌شود؟
- گزینه 1
- گزینه 2
- گزینه 3
- تمام موارد یکسان است.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان
تنظیم: مریم فروزان کیا