حاسبة الضغط: القوة والمساحة والعمق وتحويل الوحدات

طريقة الاستخدام

اختر الصيغة: قوة على مساحة: p = F ÷ A أو مائع على عمق: p = ρgh.
اكتب القيم التي تعرفها في خاناتها، مثلاً القوة F 500 والمساحة A 100 cm²، واترك خانة واحدة فارغة بالضبط: الخانة المطلوب إيجادها، مثل الضغط p.
اقرأ القيمة المحسوبة، ثم الضغط نفسه بكل وحدة في الضغط نفسه بوحدات أخرى.

الصيغتان

الضغط هو القوة على وحدة المساحة. فالقوة F الموزعة على مساحة A تعطي p = F ÷ A، ووحدتها في النظام الدولي الباسكال (Pa)، وهو نيوتن واحد على المتر المربع. وفي سائل ساكن يزداد الضغط مع العمق: p = ρgh، حيث ρ كثافة السائل، وg = 9.80665 m/s² تسارع الجاذبية المعياري، وh العمق تحت السطح.

p = F ÷ A                 (1 Pa = 1 N/m²)
p = ρ × g × h            (هيدروستاتيكي، ضغط قياسي)
p_absolute = p_gauge + p_air

يضاعف نصف المساحة الضغط مع القوة نفسها، لذلك يقطع المسمار الحاد أو السكين بسهولة أكبر.
في الماء يرتفع الضغط نحو 9.8 kPa مع كل متر من العمق، ونحو 10.3 م من الماء تعطي أتموسفيراً واحدة.

الوحدات ومعاملاتها

يحوّل الجدول النتيجة. والبار والأتموسفير المعياري مضاعفان ثابتان للباسكال. وpsi مشتقة من رطل القوة والبوصة، ومليمتر الزئبق معرّف بكثافة الزئبق. وكل معامل هو عدد الباسكالات في الوحدة الواحدة.

الوحدة	Pa في الوحدة الواحدة	كيف تُحدد
باسكال (Pa)	1	وحدة النظام الدولي، نيوتن واحد على المتر المربع
كيلوباسكال (kPa)	1,000	ألف باسكال
بار	100,000	دقيق: 1 بار = 100,000 Pa
أتموسفير معياري (atm)	101,325	دقيق بحكم المؤتمر العام للأوزان والمقاييس العاشر (1954)
رطل قوة لكل بوصة مربعة (psi)	6,894.757	0.45359237 kg × 9.80665 m/s² ÷ (0.0254 m)²
مليمتر زئبق (mmHg)	133.3224	13595.1 kg/m³ × 9.80665 m/s² × 1 mm، دقيق بحكم التعريف

ما لا تشمله هذه الحاسبة

ضغط المائع المتحرك، مثل الضغط الديناميكي للرياح أو للماء في الأنبوب، الذي يضيف ½ρv² إلى الضغط الساكن.
الغازات: يتوقف ضغطها على الحرارة والحجم، بقوانين الغازات، ولا تنطبق عليها صيغة العمق.
انضغاط السائل على عمق كبير، حيث تتغير كثافته. تستعمل الصيغة كثافة واحدة للعمق كله.

مثال محلول: 500 N على 100 cm² وعمق 10 m من الماء

قوة 500 N على 100 cm² (0.01 m²) تعطي p = 500 ÷ 0.01 = 50,000 Pa، أي 50 kPa، أو 0.5 bar، أو 0.4935 atm، أو 7.252 psi، أو 375 mmHg.

عشرة أمتار من الماء العذب (ρ = 1000 kg/m³) تعطي p = 1000 × 9.80665 × 10 = 98,066.5 Pa، أي 98.07 kPa فوق ضغط الهواء عند السطح.

الوحدة	50,000 Pa تساوي
Pa	50,000
kPa	50
bar	0.5
atm	0.4935
psi	7.252
mmHg	375

الأسئلة الشائعة

ما الفرق بين Pa وkPa؟

هما من النوع نفسه من الوحدات، والبادئة كيلو تعني ألفاً: 1 kPa تساوي 1000 Pa. والضغط الجوي نحو 101.3 kPa، أو 101,325 Pa.

كم أتموسفيراً تساوي عشرة أمتار من الماء؟

نحو واحد. فعشرة أمتار من الماء العذب تضيف 98.07 kPa إلى ضغط الهواء، وهي قريبة من أتموسفير معياري واحد، أي 101.325 kPa. والعمق الذي يعطي أتموسفيراً واحدة بالضبط هو 10.33 م.

لماذا لا تكون psi وmmHg مضاعفين صحيحين للباسكال؟

تُعرّف psi من الرطل والبوصة، وقيمتها بالباسكال 6894.757، وهو عدد كثير الأرقام. ويُعرّف المليمتر زئبق من كثافة الزئبق، فيكون 1 mmHg يساوي 133.322387415 Pa. والاثنتان دقيقتان بحكم تعريفهما.

ماذا يعني الضغط القياسي (gauge)؟

هو الضغط المقاس فوق الهواء المحيط. والصيغة p = ρgh تعطي الضغط القياسي. ومقياس إطار السيارة يقيس الضغط القياسي أيضاً، فيعني 220 kPa على المقياس نحو 320 kPa مطلقة.

هل يمكن أن يكون الضغط سالباً؟

نعم، فقد يكون الضغط أدنى من ضغط الهواء، كما في الفراغ الجزئي. وتقبل الحاسبة الضغط السالب فقط حين تكتبه؛ أما القوة والمساحة والكثافة والعمق فلا يمكن أن تكون سالبة.

لماذا يقطع السكين الحاد أفضل؟

القوة نفسها على مساحة أصغر تعطي ضغطاً أكبر: فنصف المساحة يضاعف الضغط. وحافة الشفرة رقيقة جداً، فدفعة صغيرة تكفي لتجاوز مقاومة المادة.

المصادر

آخر مراجعة للأرقام والنص: الثلاثاء، 30 جمادى الأولى 1448 بعد الهجرة.

النتيجة

كيف تُحسب