قانون باسكال

قانون باسكال (أو مبدأ باسكال ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} أو مبدأ انتقال ضغط المائع ) هو مبدأ في ميكانيكا الموائع ينص على أن أي تغير في الضغط عند أي نقطة في مائع غير قابل للانضغاط ومحصور ينتقل عبر المائع بحيث يحدث التغير نفسه في كل مكان. ^{[ 4 ]} وضع هذا القانون عالم الرياضيات الفرنسي بليز باسكال عام 1653 ونُشر عام 1663. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

يُعرَّف مبدأ باسكال على النحو التالي:

يتم نقل التغير في الضغط عند أي نقطة في سائل غير قابل للانضغاط ومغلق في حالة سكون بالتساوي ودون نقصان إلى جميع النقاط في جميع الاتجاهات في جميع أنحاء السائل، وتعمل القوة الناتجة عن الضغط بزاوية قائمة على الجدران المحيطة.

إذا مُلئ أنبوب على شكل حرف U متذبذب بالماء ووُضعت مكابس عند طرفيه، فإن الضغط الذي يُمارسه المكبس الأيسر سينتقل عبر السائل ويضغط على الجزء السفلي من المكبس الأيمن. (المكابس عبارة عن "سدادات" تنزلق بحرية ولكن بإحكام داخل الأنبوب). سيكون الضغط الذي يُمارسه المكبس الأيسر على الماء مساويًا تمامًا للضغط الذي يُمارسه الماء على المكبس الأيمن.${\displaystyle p_{1}=p_{2}}$باستخدام${\displaystyle p={\frac {F}{A}}}$نحصل${\displaystyle {\frac {F_{1}}{A_{1}}}={\frac {F_{2}}{A_{2}}}\Leftrightarrow {\frac {F_{2}}{F_{1}}}={\frac {A_{2}}{A_{1}}}}$لنفترض أن الأنبوب الموجود على الجانب الأيمن أصبح أعرض بخمسين مرة.${\displaystyle {\frac {A_{2}}{A_{1}}}=50}$إذا  تم وضع حمل مقداره 1 نيوتن على المكبس الأيسر (${\displaystyle F_{1}=1N}$ينتقل ضغط إضافي ناتج عن وزن الحمولة عبر السائل ويتجه نحو المكبس الأيمن. هذا الضغط الإضافي على المكبس الأيمن سيُسبب قوة دافعة للأعلى.${\displaystyle F_{2}=F_{1}{\frac {A_{2}}{A_{1}}}=50N}$وهي أكبر بخمسين ضعفًا من القوة المؤثرة على المكبس الأيسر. الفرق بين القوة والضغط مهم: فالضغط الإضافي يُسلط على كامل مساحة المكبس الأكبر. وبما أن مساحة المكبس الأكبر أكبر بخمسين ضعفًا، فإن القوة المؤثرة عليه أكبر بخمسين ضعفًا. وبالتالي، سيتحمل المكبس الأكبر حملاً مقداره 50 نيوتن  ، أي خمسين ضعف الحمل الواقع على المكبس الأصغر. 

يمكن مضاعفة القوى باستخدام مثل هذا الجهاز. ينتج عن إدخال نيوتن واحد قوة خرج تبلغ 50 نيوتن. من خلال زيادة مساحة المكبس الأكبر (أو تقليل مساحة المكبس الأصغر)، يمكن مضاعفة القوى، من حيث المبدأ، بأي مقدار. يقوم مبدأ باسكال على تشغيل المكبس الهيدروليكي . لا يخالف المكبس الهيدروليكي قانون حفظ الطاقة ، لأن انخفاض المسافة المقطوعة يعوض الزيادة في القوة. فعندما يتحرك المكبس الصغير لأسفل مسافة 100 سنتيمتر، يرتفع المكبس الكبير بمقدار 1/50 من هذه المسافة فقط، أي 2 سنتيمتر. قوة الإدخال مضروبة في المسافة التي قطعها المكبس الأصغر تساوي قوة الخرج مضروبة في المسافة التي قطعها المكبس الأكبر؛ وهذا مثال آخر على آلة بسيطة تعمل على نفس مبدأ الرافعة الميكانيكية .

من التطبيقات الشائعة لمبدأ باسكال للغازات والسوائل رافعة السيارات الموجودة في العديد من محطات الخدمة ( الرافعة الهيدروليكية ). يُنقل ضغط الهواء المتزايد الناتج عن ضاغط الهواء عبر الهواء إلى سطح الزيت في خزان تحت الأرض. بدوره، ينقل الزيت الضغط إلى مكبس، فيرفع السيارة. ويُقارب الضغط المنخفض نسبيًا الذي يُمارس قوة الرفع على المكبس ضغط الهواء في إطارات السيارات. تُستخدم الأنظمة الهيدروليكية في الأجهزة الحديثة، بدءًا من الأجهزة الصغيرة جدًا وصولًا إلى الأجهزة الضخمة. على سبيل المثال، توجد مكابس هيدروليكية في جميع آلات البناء تقريبًا التي تتعامل مع الأحمال الثقيلة.

تطبيقات أخرى:

• تضخيم القوة في نظام الفرامل لمعظم المركبات الآلية.
• يستخدم في الآبار الارتوازية وأبراج المياه والسدود .
• يجب على غواصي السكوبا فهم هذا المبدأ. بدءًا من الضغط الجوي العادي ، حوالي 100 كيلوباسكال ، يزداد الضغط بحوالي 100 كيلوباسكال لكل زيادة قدرها 10 أمتار في العمق. ^{[ 8 ]}   
• عادة ما يتم تطبيق قاعدة باسكال على المساحات المحصورة (التدفق الساكن)، ولكن نظرًا لعملية التدفق المستمر، يمكن تطبيق مبدأ باسكال على آلية زيت الرفع (والتي يمكن تمثيلها على شكل أنبوب على شكل حرف U مع مكابس على كلا الطرفين).

برميل باسكال هو اسم تجربة في علم السوائل الساكنة يُزعم أن بليز باسكال أجراها عام 1646. ^{[ 9 ]} في هذه التجربة، يُفترض أن باسكال أدخل أنبوبًا رأسيًا طويلًا في برميل (مغلق بإحكام) مملوء بالماء. وعندما صُب الماء في الأنبوب الرأسي، تسبب ازدياد الضغط الهيدروستاتيكي في انفجار البرميل. ^{[ 9 ]}

لم يُذكر هذا الاختبار في أيٍّ من مؤلفات باسكال المحفوظة، وقد يكون منسوبًا إليه من قِبل مؤلفين فرنسيين من القرن التاسع عشر، والذين عرفوه باسم " كريف-تونو " (مفجر البرميل)؛ ^{[ 10 ]} ومع ذلك، لا يزال الاختبار مرتبطًا بباسكال في العديد من كتب الفيزياء الابتدائية. ^{[ 11 ]}

• مفارقة الضغط الهيدروستاتيكي – تغير الضغط كدالة للارتفاع. صفحات تعرض أوصافًا موجزة لأهداف إعادة التوجيه. 
• روينا مونتيوم – تقنية التعدين الرومانية