الضغط: المفهوم والصيغ ، الحساب ، الأمثلة ، التمارين - جسدي - بدني - 2026

و ضغط أو الضغط الضغط هو القوة في وحدة المساحة مما أدى في الدفع، الضغط أو ضغط كائن، وتميل إلى تقصير ذلك. رياضيا هو:

هنا تشير E إلى الجهد ، F مقدار القوة و A المنطقة التي تعمل فيها ، الوحدة في النظام الدولي SI هي نيوتن / م ² أو باسكال (Pa). الضغط الضاغط هو إجهاد طبيعي ، لأن القوة التي ينتجها تكون متعامدة مع المنطقة التي تمارس عليها.

الشكل 1. الأعمدة الموجودة في الأكروبوليس بأثينا تخضع للضغط. المصدر: Pixabay.

يمكن لمثل هذا الجهد ضغط الجسم أو ، على العكس من ذلك ، شده وتمديده ، كما هو مطبق. في حالة الضغط الانضغاطي ، يتم تطبيق القوى في الاتجاه المعاكس لممارسة تأثير الضغط على الجسم وتقصيره.

بمجرد توقف القوى ، تعود العديد من المواد إلى أبعادها الأصلية. تُعرف هذه الخاصية باسم المرونة. ولكن أثناء حدوث ذلك ، فإن تشوه الوحدة المرنة الذي تعاني منه مادة تتعرض للإجهاد هو:

يمكن أن يكون الإجهاد خطيًا أو سطحيًا أو حجميًا ، على الرغم من أن السلالة عديمة الوحدة. ومع ذلك ، فإن المعلومات التي تقدمها مهمة للغاية ، حيث أنها ليست هي نفسها لتشويه شريط طوله 10 أمتار بمقدار 1 سم ، لتشويه شريط آخر بطول 1 متر بمقدار 1 سم.

في المواد المرنة ، يكون التشوه والضغط متناسبين ، مما يفي بقانون هوك:

الشكل 2. الضغط الضاغط يقلل من طول الجسم. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. Adre-es.

¿ كيف تحسب الضغط؟

يتسبب الإجهاد الانضغاطي في تقارب جزيئات المادة وتقريبها ، مما يقلل من حجمها. اعتمادًا على الاتجاه الذي يتم فيه تطبيق الجهد ، سيكون هناك تقصير أو تقليل في بعض أبعاده.

لنبدأ بافتراض قضيب رفيع بطول أصلي L ، يطبق عليه إجهاد طبيعي بحجم E. إذا كان الضغط ضاغطًا ، فإن الشريط يواجه انخفاضًا في طوله ، يُشار إليه بـ. إذا كان التوتر ، فإن الشريط سوف يطول.

من الطبيعي أن تكون المادة التي يتكون منها العنصر حاسمة في قدرتها على تحمل الإجهاد.

يتم تضمين هذه الخصائص المرنة للمادة في ثابت التناسب المذكور أعلاه. يطلق عليه معامل المرونة أو معامل يونغ ويشار إليه على أنه Y. لكل مادة معامل مرونة يتم تحديده تجريبياً من خلال الاختبارات المعملية.

مع وضع هذا في الاعتبار ، يتم التعبير عن الجهد E في شكل رياضي مثل هذا:

أخيرًا ، لتأسيس هذا الشرط كمعادلة ، مطلوب ثابت التناسب لاستبدال رمز التناسب ∝ واستبداله بالمساواة ، مثل هذا:

حاصل القسمة (δ / L) هو الإجهاد ، ويُشار إليه بالرمز ومع δ = الطول النهائي - الطول الأولي. بهذه الطريقة ، يكون الجهد E كما يلي:

نظرًا لأن الإجهاد ليس له أبعاد ، فإن وحدات Y هي نفسها وحدات E: N / m ² أو Pa في نظام SI ، رطل / في ² أو psi في النظام البريطاني ، بالإضافة إلى مجموعات أخرى من القوة والمساحة. ، مثل كجم / سم ².

معامل مرونة المواد المختلفة

يتم تحديد قيم Y بشكل تجريبي في المختبر ، في ظل ظروف خاضعة للرقابة. بعد ذلك ، معامل المرونة للمواد المستخدمة على نطاق واسع في البناء وكذلك معامِل العظام:

الجدول 1

مواد	معامل المرونة ص (باسكال) × 10 9
صلب	200
حديد	100
نحاس	100
برونزية	90
الألومنيوم	70
رخام	خمسون
جرانيت	أربعة خمسة
الخرسانة	عشرين
عظم	خمسة عشر
خشب الصنوبر	10

أمثلة

تعمل الضغوط الضاغطة على الهياكل المختلفة ؛ إنها تخضع لتأثير القوى مثل وزن كل عنصر من العناصر التي تتكون منها ، وكذلك القوى من العوامل الخارجية: الرياح والثلج والهياكل الأخرى والمزيد.

من المعتاد أن يتم تصميم معظم الهياكل لتحمل الإجهاد بجميع أنواعه دون تشويه. لذلك ، يجب أن يؤخذ ضغط الضغط في الاعتبار لمنع الجزء أو الكائن من فقدان شكله.

كما أن عظام الهيكل العظمي هي هياكل تتعرض لضغوط مختلفة. على الرغم من أن العظام تقاومها ، عندما يتم تجاوز الحد المرن عن طريق الصدفة ، تنشأ الشقوق والكسور.

الأعمدة والأعمدة

يجب أن تكون أعمدة وأعمدة المباني مقاومة للضغط ، وإلا فإنها تميل إلى الانحناء. يُعرف هذا بالانحناء الجانبي أو الالتواء.

الأعمدة (انظر الشكل 1) هي عناصر يكون طولها أكبر بكثير مقارنة بمساحة المقطع العرضي.

العنصر الأسطواني هو عمود عندما يكون طوله مساويًا أو أكبر من عشرة أضعاف قطر المقطع العرضي. ولكن إذا لم يكن المقطع العرضي ثابتًا ، فسيتم أخذ قطره الأصغر لتصنيف العنصر كعمود.

الكراسي والمقاعد

عندما يجلس الناس على أثاث مثل الكراسي والمقاعد ، أو يضيفون أشياء في الأعلى ، فإن الأرجل تتعرض لضغوط ضغط تميل إلى تقليل ارتفاعها.

الشكل 3. عند الجلوس ، يمارس الناس قوة ضغط على الكرسي ، والتي تميل إلى تقصير ارتفاعه. المصدر: Pixabay.

عادة ما يتم تصنيع الأثاث لتحمل الوزن بشكل جيد ويعود إلى حالته الطبيعية بمجرد إزالته. ولكن إذا تم وضع وزن ثقيل على كراسي أو مقاعد هشة ، فإن الأرجل تفسح المجال للضغط والكسر.

تمارين

- التمرين 1

يوجد قضيب يبلغ طوله في الأصل 12 مترًا ، ويتعرض لضغط انضغاطي بحيث يكون تشوه وحدته -0.0004. ما هو الطول الجديد للقضيب؟

المحلول

بدءًا من المعادلة المذكورة أعلاه:

ε = (/ L) = - 0.0004

إذا كان L _f هو الطول النهائي و L _أو الطول الأولي ، بما أن δ = L _f - L _o لدينا:

لذلك: L _f - L _o = -0.0004 x 12 m = -0.0048 m. وأخيرًا:

- تمرين 2

قضيب فولاذي صلب أسطواني الشكل طوله 6 أمتار وقطره 8 سم. إذا تم ضغط الشريط بحمولة 90.000 كجم ، فابحث عن:

أ) حجم الضغط الانضغاطي بالميغا باسكال (MPa)

ب) إلى أي مدى انخفض طول الشريط؟

الاجابه على

أولًا نجد المنطقة أ من المقطع العرضي للشريط ، والتي تعتمد على قطرها D ، مما ينتج عنه:

بعد ذلك ، تم إيجاد القوة ، باستخدام F = mg = 90،000 kg x 9.8 m / s ² = 882،000 N.

أخيرًا ، يتم حساب متوسط ​​الجهد على النحو التالي:

الحل ب

الآن يتم استخدام معادلة الإجهاد ، مع العلم أن المادة لها استجابة مرنة:

تم العثور على معامل يونج للصلب في الجدول 1:

المراجع

1. بير ، ف. 2010. ميكانيكا المواد. الخامس. الإصدار. ماكجرو هيل.
2. جيانكولي ، د. 2006. الفيزياء: مبادئ مع تطبيقات. 6 ^تشرين إد. برنتيس هول.
3. Hibbeler، RC 2006. ميكانيكا المواد. السادس. الإصدار. تعليم بيرسون.
4. Tippens ، P. 2011. الفيزياء: المفاهيم والتطبيقات. الإصدار السابع. ماكجرو هيل
5. ويكيبيديا. الإجهاد (ميكانيكا). تم الاسترجاع من: wikipedia.org.