60 ثانية من العلم: علم السوائل المتحركة (الهيدروليكا)
المبادئ العلمية لاستخدام طاقة السوائل لرفع الأجسام الثقيلة.
مقدمة
النظام الهيدروليكي hydraulics هو نظام لاستخدام السوائل في إنتاج الطاقة. لا تنضغط السوائل بسهولة، ومن ثم فإن دفعها ينقل الضغط من خلالها. وينتقل الضغط بالتساوي عبر السائل، ولذلك يمكن استخدام دفعة صغيرة لخلق قوة كبيرة في مكان آخر. ويمكن أن يستخدم هذا لتحريك المكابس pistons والتي يمكن أن تستخدم بدورها لأداء عمل مثل رفع الأشياء برافعة أو فرملة سيارة.
باختصار
تنسحق الغازات بسهولة؛ مما يدفع جزيئاتها القريبة من بعضها البعض حتى تتكدس في مساحة أصغر، لكن السوائل يصعب ضغطها، حيث تكون الجزيئات متقاربة بالفعل. وترتطم الجسيمات ببعضها البعض خلال حركتها؛ مما يولّد ضغطا يدفع السائل، ويزداد الضغط.
وفي حاوية مزوّدة بأسطوانتين ومكبسين تتصل بواسطة سائل، عند الضغط لأسفل على المكبس الموجود في الأسطوانة الأولى، فسيدفع ذلك المكبس الموجود في الأسطوانة الثانية إلى الأعلى. ويساوي الضغط القوة المطبقة، مقسوما على مساحة المقطع العرضي للمكبس.
فإذا وضعت مكبسا أكبر حجما في الطرف الآخر من الحاوية، فمن الممكن استخدام الضغط لتوليد قوة أكبر.
وبوسعك أن تدرك سبب ذلك إذا قمت بإعادة ترتيب المعادلة – القوة تساوي الضغط مضروبا في مساحة المقطع العرضي. وإذا ازدادت مساحة المكبس الثاني، فستتولد القوة نتيجة لذلك.
