رأسها

في ميكانيكا الموائع ، يُعرف ضغط السائل بأنه ارتفاع عمود السائل الذي يُقابل ضغطًا معينًا يُمارسه هذا العمود على قاعدة الوعاء الذي يحتويه. ويُطلق عليه أيضًا ضغط السائل الساكن أو ببساطة الضغط الساكن (وليس ضغط الضغط الساكن ).

رياضياً، يُعبّر عن ذلك على النحو التالي:

${\displaystyle \psi ={\frac {p}{\gamma }}={\frac {p}{\rho \,g}}}$

أين

${\displaystyle \psi }$Psi (يوناني) هو ضغط الماء (وهو في الواقع طول ، عادة ما يكون بوحدات المتر أو السنتيمتر من الماء ).

${\displaystyle p}$هو ضغط السائل (أي القوة لكل وحدة مساحة ، ويتم التعبير عنه عادةً بالباسكال )

${\displaystyle \gamma }$الوزن النوعي (أي القوة لكل وحدة حجم ، ويتم التعبير عنها عادةً بوحدات نيوتن/متر ^مكعب ).

${\displaystyle \rho }$هي كثافة السائل (أي الكتلة لكل وحدة حجم، وعادة ما يتم التعبير عنها بالكيلوجرام/متر ^مكعب ).

${\displaystyle g}$التسارع الناتج عن الجاذبية (أي معدل تغير السرعة، معبر عنه بوحدة م/ث² ⁾ .

لاحظ أنه في هذه المعادلة، قد يكون مصطلح الضغط هو ضغط القياس أو الضغط المطلق ، اعتمادًا على تصميم الحاوية وما إذا كانت مفتوحة للهواء المحيط أو مغلقة بدون هواء.

يُعدّ ضغط الماء أحد مكونات الضغط الهيدروليكي ، حيث يُدمج مع ضغط الارتفاع. عند دراسة الأنظمة الديناميكية (المتدفقة)، يلزم وجود حد ثالث: ضغط السرعة . وبالتالي، تظهر الحدود الثلاثة لضغط السرعة ، وضغط الارتفاع ، وضغط الماء في معادلة الضغط المشتقة من معادلة برنولي للسوائل غير القابلة للانضغاط .

${\displaystyle h_{v}+z_{\text{elevation}}+\psi =C\,}$

أين

${\displaystyle h_{v}}$هو رأس السرعة،

${\displaystyle z_{\text{الارتفاع}}}$هو ارتفاع الرأس،

${\displaystyle \psi }$هو ضغط الرأس، و

${\displaystyle C}$ثابت للنظام

يُقاس تدفق السوائل باستخدام مجموعة متنوعة من الأجهزة. يُظهر مقياس فنتوري في الرسم التخطيطي على اليسار عمودين من سائل القياس على ارتفاعين مختلفين. يتناسب ارتفاع كل عمود من السائل طرديًا مع ضغط السائل. ولتوضيح قياس تقليدي لضغط السائل، يمكننا نظريًا استبدال سائل التشغيل بسائل آخر ذي خصائص فيزيائية مختلفة .

على سبيل المثال، إذا كان السائل الأصلي ماءً واستبدلناه بالزئبق عند نفس الضغط، فمن المتوقع أن نرى قيمة مختلفة تمامًا لضغط الماء. في الواقع، الوزن النوعي للماء هو 9.8 كيلو نيوتن/م³ ^، بينما الوزن النوعي للزئبق هو 133 كيلو نيوتن/م³ ^. لذا، لأي قياس محدد لضغط الماء، سيكون ارتفاع عمود الماء أكبر بحوالي 13.6 مرة من ارتفاع عمود الزئبق (133/9.8 = 13.6). لذلك، إذا أشار مقياس عمود الماء إلى "13.6 سم ماء _" ، فإن القياس المكافئ هو "1.00 سم زئبق".

يوضح هذا المثال سبب وجود بعض الالتباس حول مفهوم ارتفاع الضغط وعلاقته بالضغط. يستخدم العلماء عادةً أعمدة من الماء (أو الزئبق) لقياس الضغط ( قياس الضغط المانومتري )، حيث أن ارتفاع الضغط يتناسب طرديًا مع الضغط بالنسبة لسائل معين. يُعد قياس الضغط بوحدات " ملم زئبق " أو " بوصة ماء " مناسبًا للأجهزة ، ولكن غالبًا ما يتعين تحويل هذه القياسات الأولية لارتفاع الضغط إلى وحدات ضغط أكثر ملاءمة باستخدام المعادلات المذكورة أعلاه لحساب الضغط.

باختصار، رأس الضغط هو قياس للطول، والذي يمكن تحويله إلى وحدات الضغط (القوة لكل وحدة مساحة)، طالما يتم إيلاء اهتمام دقيق لكثافة سائل القياس والقيمة المحلية لـ g.

نستخدم عادةً حسابات ضغط الرأس في المناطق التي${\displaystyle g}$ثابت. ومع ذلك، إذا تذبذب مجال الجاذبية، فيمكننا إثبات أن ضغط الرأس يتذبذب معه.

• إذا أخذنا في الاعتبار ما سيحدث عند انخفاض الجاذبية ، فمن المتوقع أن ينسحب السائل الموجود في مقياس فنتوري الموضح أعلاه من الأنبوب إلى الأعمدة الرأسية، مما يؤدي إلى زيادة ضغط السائل .
• في حالة انعدام الوزن ، يقترب ضغط السائل من اللانهاية . وقد يتسرب السائل الموجود في الأنبوب من أعلى الأعمدة الرأسية (بافتراض...).${\displaystyle p>0}$).
• لمحاكاة الجاذبية السالبة، يمكننا قلب مقياس فنتوري الموضح أعلاه رأسًا على عقب. في هذه الحالة، تكون الجاذبية سالبة، ونتوقع أن يندفع السائل الموجود في الأنبوب إلى الخارج على شكل أعمدة رأسية. يكون ضغط السائل سالبًا (بافتراض...).${\displaystyle p>0}$).
• لو${\displaystyle p<0}$و${\displaystyle g>0}$نلاحظ أن ضغط الهواء سالب أيضًا ، وأن الهواء المحيط يُسحب إلى الأعمدة الموضحة في مقياس فنتوري أعلاه. يُسمى هذا بالسيفون ، وينتج عن فراغ جزئي داخل الأعمدة الرأسية. في العديد من مقاييس فنتوري، يحتوي العمود الموجود على اليسار على سائل (${\displaystyle \psi >0}$)، بينما العمود الموجود على اليمين فقط هو السيفون (${\displaystyle \psi <0}$).
• لو${\displaystyle p<0}$و${\displaystyle g<0}$نلاحظ أن ضغط السائل موجب مرة أخرى، مما يعني أن مقياس فنتوري الموضح أعلاه سيبدو مماثلاً، ولكن مقلوبًا. في هذه الحالة، تتسبب الجاذبية في سد فتحات السيفون بواسطة سائل التشغيل، لكن السائل لا يتسرب للخارج لأن الضغط المحيط أكبر من الضغط داخل الأنبوب.
• تشير الحالات المذكورة أعلاه إلى أن معادلة برنولي ، التي نحصل منها على ضغط الرأس الساكن، متعددة الاستخدامات للغاية.

• سنتيمتر من الماء
• القياس
• الرأس الهيدروليكي أو رأس السرعة ، والذي يتضمن مكونًا من رأس الضغط
• تأثير فنتوري

• مقال من أدوات الهندسة حول الوزن النوعي
• مقال من مجموعة أدوات الهندسة حول ضغط الماء الساكن