حاسبة القوة الناتجة عن الضغط تُحدد القوة الكلية التي يُمارسها مائع، سواءً كان سائلاً أو غازاً، عند تطبيقه على مساحة سطحية محددة. تُستخدم هذه الأداة الأساسية على نطاق واسع في الهندسة، وخاصةً في الهيدروليك والنيوماتيك، لفهم آلية عمل أنظمة مثل الفرامل والرافعات والمكابس. تعمل هذه الحاسبة بناءً على مبدأ أن الضغط، وهو القوة الموزعة على مساحة ما، يُمكن استخدامه لحساب القوة الكلية الناتجة. وبالتالي، بمعرفة الضغط والمساحة التي يؤثر عليها، يُمكنك حساب قوة الدفع أو السحب الكلية. يُتيح هذا للمهندسين والمصممين تسخير الضغط لتوليد قوى هائلة، وتحويل مُدخلات صغيرة إلى مُخرجات قوية.
حاسبة صيغة القوة من الضغط
يتم وصف العلاقة بين القوة والضغط والمساحة من خلال صيغة بسيطة للغاية وقوية.
القوة (F) = الضغط (P) × المساحة (A)
فيما يلي تفصيل للمكونات:
F = القوة (تقاس بالنيوتن، N، أو رطل القوة، lbf)
P = الضغط (يقاس بالباسكال، Pa، أو رطل لكل بوصة مربعة، psi)
أ = المساحة التي يتم تطبيق الضغط عليها (تقاس بالمتر المربع، م²، أو بالبوصات المربعة، بوصة²)
لكي تُعطي الصيغة نتيجة دقيقة، يجب استخدام مجموعة وحدات متسقة. على سبيل المثال، إذا استخدمت الضغط بوحدة الرطل لكل بوصة مربعة (psi)، فيجب استخدام المساحة بالبوصة المربعة لحساب القوة بالرطل.
مرجع سريع: القوة الكلية من الضغوط والمساحات المشتركة
يقدم هذا الجدول تقديرات سريعة للقوة الكلية الناتجة عن الضغوط المشتركة المؤثرة على مساحات أسطح مختلفة. يساعد هذا على تصور كيف يمكن حتى للضغوط البسيطة أن تُولّد قوة كبيرة عند تطبيقها على مساحة أكبر.
| الضغط (رطل) | مساحة السطح (بوصة مربعة) | القوة الناتجة (رطل-قوة) | سياق العالم الحقيقي |
| 30 | 1 | رطل 30 | ضغط الإطارات على 1 بوصة مربعة |
| 30 | 20 | رطل 600 | جزء من رقعة تلامس الإطار |
| 100 | 1 | رطل 100 | ضغط أداة الهواء على المكبس الصغير |
| 100 | 10 | رطل 1,000 | مكبس هوائي صغير |
| 2,000 | 5 | رطل 10,000 | اسطوانة هيدروليكية |
| 2,000 | 50 | رطل 100,000 | مكبس هيدروليكي صناعي |
مثال على حاسبة القوة من الضغط
دعونا نحسب قوة الرفع لمقبس هيدروليكي بسيط.
أولاً، نقوم بتحديد القيم المعروفة للنظام.
الضغط (P): توفر المضخة الهيدروليكية ضغطًا يبلغ 1,500 رطل لكل بوصة مربعة.
المساحة (أ): الضغط يؤثر على مكبس دائري قطره 4 بوصات.
بعد ذلك، يجب علينا حساب مساحة المكبس الدائري.
نصف القطر = القطر / 2 = 4 بوصات / 2 = 2 بوصة
المساحة (أ) = 3.14159 × (2 بوصة)²
المساحة (أ) = 3.14159 × 4 بوصة مربعة = 12.57 بوصة مربعة
الآن، يمكننا استخدام الصيغة الرئيسية لإيجاد القوة الكلية.
القوة (F) = الضغط (P) × المساحة (A)
القوة (F) = 1,500 رطل لكل بوصة مربعة × 12.57 بوصة مربعة = 18,855 رطل-قوة (lbf)
لذلك، يمكن للرافعة الهيدروليكية توليد قوة رفع تبلغ 18,855 رطلاً، وهو ما يزيد عن كافٍ لرفع معظم المركبات القياسية.
الأسئلة الشائعة الأكثر شيوعًا
يجب أن تتطابق الوحدات لأن الصيغة تعتمد على إلغائها بشكل صحيح. إذا كان الضغط بالرطل لكل بوصة مربعة (psi)، فيجب أن تكون المساحة بالبوصة المربعة. هذا يسمح بإلغاء أجزاء "البوصة المربعة" من الوحدات، تاركًا النتيجة النهائية بوحدة رطل القوة. سيؤدي خلط الوحدات إلى نتيجة غير ذات معنى.
القوة هي مقدار الدفع أو السحب المؤثر على جسم ما. الضغط هو القوة الموزعة على مساحة محددة. ببساطة، يمكن تشبيهها بدبوس الإبهام: قوة صغيرة من إبهامك تتركز بواسطة طرفه الصغير، مما يُولّد ضغطًا عاليًا جدًا يسمح له باختراق السطح.
نعم، ينطبق هذا المبدأ الأساسي على أي سائل، سواءً كان سائلاً أو غازياً. سواءً كنت تحسب قوة الهواء المضغوط في نظام هوائي أو زيت هيدروليكي في مكبس، فإن العلاقة بين القوة والضغط والمساحة تبقى ثابتة.