عندما نغوص في أعماق البحار فإننا نقوم بوضع سدادات الأذن، ورغم هذه السدادات إلا أننا لا نفقد السمع بها بشكل كامل، وهذا يرجع إلي الضغط الذي نتعرض له تحت الماء، وعند ارتفاعنا إلى الأعلى كتسلقنا جبل مثلاً فإننا نشعر ببعض الضغط أيضاً مما يضعف سمعنا نوعاً ما وهذا أيضاً بسبب الضغط الذي نتعرض له، ولذلك بدأ العلماء بعمل العديد من التجارب لمشاهدة وملاحظة المواد في الحالة الغازية والسائلة تحت الضغط، ومن أشهر هؤلاء العلماء هو العالم باسكال الذي وضع مبدأ علمي يعتبر من أهم المبادئ والقوانين التي تفسر سلوك الموائع المحصورة والذي عرف بمبدأ باسكال أو قانون باسكال، وهذا ما نتناوله في مقالنا.

العالم بليز باسكال

هو عالم رياضيات وفيلسوف وكاتب فرنسي، ولد سنة 1623، كان بليز باسكال منذ سن الثامنة عشر وهو يعاني من مشاكل صحية جعلته معتل الصحة حتى وفاته، ولقد صنف باسكال على أنه عالم لتأسيسه للهيدروليكا التي ساهمت في تغيير الكثير من التقنيات الطبيعية.

كان لباسكال العديد من الإدعاءات التي آمن بها وبالأخص فيما يتعلق بالطبائع الدينية والإنسانية، ولهذا يعد باسكال لاهوتياً، فقد كان لباسكال معتقداته الدينية والعقائدية الخاصة فكان يدعو إلى أن الله يعرف بالقلب وليس بالعقل، ومن أقواله الدينية “إن الإيمان المسيحي يرضي جميع حاجات الإنسان ولا يناقض العقل“.

أما عن ابتكارات باسكال وإنجازاته العلمية فقد كان له أثر واضح في مجال الرياضيات والفيزياء، فهو صاحب مبدأ باسكال الذي يشرح تعادل السوائل، وقام بتأسيس نظرية الاحتمالات أيضاً، وقام أيضاً بصنع أول آلة تقوم بجمع الأعداد سنة 1642 ميلادية.

مبدأ باسكال

يعتبر مبدأ باسكال من أهم الحقائق التي تناولت ضغط المائع، والذي يعني أن أي ضغط يحدث في جزء من المائع فإنه هذا الضغط ينتقل بدون أي نقصان لباقي أجزاء المائع، فمثلاً لو ارتفع ضغط الماء في بئر من آبار المدن عند محطة ضخ بما يساوي عشر وحدات ضغط، فإن الضغط في جميع الأنابيب في نظام التوصيل سيزداد بنفس المقدار وهو عشر وحدات ضغط، ولكن بشرط  أن يكون الماء ساكناً.

وينص قانون باسكال على أنه في حالة تأثير ضغط خارجي علي مائع محصور، فإن الضغط سيكون متساوي بنفس المقدار في كل أجزاء أو أقسام المائع، ولقد سمي هذا المبدأ نسبةً للعالم بليز باسكال كما هو واضح، وقد كان هذا في القرن السابع عشر، وسميت وحدة الضغط المعتمدة لهذا النظام الدولي (si)  نسبةً لاسمه أيضاً، فكل باسكال واحد يساوي واحد نيوتن لكل متر مربع.

تطبيقات علمية على مبدأ باسكال

يوجد العديد من التطبيقات العلمية التي استفادت من قانون أو مبدأ باسكال ومن أهمها وأشهرها:

المكبس الهيدروليكي

يتم استخدام المكبس الهيدروليكي بشكل كبير في مغسلة السيارات وورش صيانة السيارات، وهو اسطوانتين متصلتين ومختلفين في المساحة، حيث يعتمد على فكرة أن تأثير الضغط ينتقل ويتساوى بين كل أجزاء السائل المحاصر داخل المكبس، وهذا يمكننا من رفع أثقال كبيرة بأوزان صغيرة، ويمكن أن نعبر عن العلاقة بين هذه الأوزان بالقانون الآتي: الوزن الأول *مساحة الاسطوانة الصغرى=الوزن الثاني * مساحة الاسطوانة الكبرى.

مكابح السيارة

يعد أيضاً نظام المكابح في السيارات من احدي التطبيقات النموذجية على مبدأ وقانون باسكال، فعند الضغط على دواسة المكابح، فإن العملية التالية سوف تحدث، سيزداد الضغط الموجود في الاسطوانة، لينتقل هذا الضغط بالتساوي كما قلنا عبر سائل المكابح، مما يدفع المكابح لتضغط على القرص مثبت العجلات لتتوقف العجلة عن الدوران.

الهيدروليك

الهيدروليك في الأصل هي عبارة عن كلمة يونانية وتعني ترحيل القوة أو الضغط ونقلها عبر السوائل، ولذلك تعد أنظمة الهيدروليك من أبسط الأنظمة التي تستخدم في نقل القدرة أو القوة باختلاف أشكالها، يمكننا تعريف التحكم الهيدروليكي بأنه عملية يتم فيها نقل القوة والحركة والتحكم فيها باستخدام الموائع المضغوطة، واستخداماتها كثيرة مثل عمليات الإنتاج ورفع الأجسام وحملها.

كرسي طبيب الأسنان

تنقسم أجهزة كرسي طبيب الأسنان إلى ثلاث أجيال ويرجع هذا إلي طريقة تحريك الكرسي في كل جيل :

الجيل الهيدروليكي البسيط : يعتبر من أول الأجيال في النوعية الكراسي التي تعتمد على النظام الهيدروليكي، حيث تعتمد الحركة في هذا الكرسي على أربع عناصر وهي مضخة وخزان زيت وصمام للرجوع وصمام آخر لعدم الرجوع، حيث يقوم طبيب الأسنان بضغط قدم موجودة في أسفل الكرسي تسمح له برفع الكرسي عن طريق انتقال الزيت الهيدروليكي الموجود في الخزان في المضخة ليقوم برفع الكرسي ويتوقف عن الارتفاع في مكان معين حسب رغبة الطبيب بسبب صمام عدم الرجوع ثم يقوم بإرجاعه لمكانه بصمام الرجوع.

الجيل الهيدروليكي الكهربي : تتم الحركة في هذا الكرسي عن طريق  نظام الحركة الهيدروليكي الموجود فيه ولكن تتم هذه الحركة عن طريق صمامات يتم التحكم بها كهربائياً.

الجيل الكهربائي الميكانيكي : وهو أحدث الأنواع التي تكون الحركة فيه ميكانيكية عن طريق تحكم كهربي.