الضغط داخل الماء: العمق والكثافة
السوائل والغازات موائع لأنها تستطيع الجريان. والغازات تنضغط بسهولة، أما السوائل فيكاد لا يتغير حجمها. وعند نقطة داخل سائل ساكن يساوي الضغط وزن عمود السائل فوقها مؤثرًا في كل وحدة مساحة، وتؤثر القوة على سطح مغمور بزاوية قائمة عليه. والقوة F = P × A، حيث P بـ N/m² وA بـ m². ويزداد ضغط الماء مع العمق لأن كمية الماء فوقه أكبر، ومع الكثافة، فهو في الماء المالح أكبر منه في بحيرة عذبة عند العمق نفسه. وعند السطح يكون الضغط هو الضغط الجوي Pa، حيث ١ atm = ١٫٠١٣ × ١٠⁵ N/m². ويضيف الماء نحو ١ atm لكل ١٠ m من العمق، فالضغط الكلي P = Pa + Pwater. وعند عمق ١٠٠ m يضيف الماء نحو ١٠ atm ويكون الضغط الكلي نحو ١١ atm. ومضاعفة العمق تضاعف ضغط الماء لكن لا تضاعف الضغط الكلي. وللتحقق إضافيًا: ρgh = ١٠٠٠ × ٩٫٨ × ١٠ ≈ ٩٫٨ × ١٠⁴ N/m² لعمق ١٠ m، وهي قريبة من ١ atm.
| العمق | يضيف الماء | الضغط الكلي |
|---|---|---|
| 0 m | 0 atm | 1 atm |
| 10 m | 1 atm | 2 atm |
| 20 m | 2 atm | 3 atm |
| 30 m | 3 atm | 4 atm |
| 100 m | 10 atm | 11 atm |
عمود الكتب والنوافير. (١) كدّس عشرة كتب متساوية وفكّر: الكتاب السفلي يحمل وزن التسعة التي فوقه. قارنه بالكتاب العلوي وقل كيف يشبه ذلك ضغط الماء مع العمق. (٢) بمساعدة أحد الكبار: يثقب الكبير مسبقًا ثلاثة ثقوب صغيرة في ارتفاعات مختلفة في زجاجة بلاستيكية ويغلقها بشريط لاصق. فوق حوض املأ الزجاجة وانزع الشريط. صف أي النوافير يندفع أبعد وفسّر ذلك.