فشار در مایع‌ها
اگر در استخر به قسمتِ عمیق شیرجه بزنید، در گوش‌هایتان فشاری حس می‌کنید که هر چه پایین‌تر بروید بیشتر می‌شود. سدِ کرج را هم اگر از کنار ببینید، دیواره‌اش بالا باریک است و پایین بسیار پهن. این دو چه ربطی به هم دارند؟
فشار با عمق زیاد می‌شود
مایع‌ها هم وزن دارند. هر لایه از آبِ یک استخر، وزنِ همه‌ی آبِ بالای خودش را تحمل می‌کند. هر چه پایین‌تر برویم، آبِ بیشتری بالای سرمان است و فشار بیشتر می‌شود. در آبِ دریا، با هر ۱۰ متر پایین رفتن، فشار تقریباً به اندازه‌ی فشارِ همه‌ی هوای بالای سرِ ما زیاد می‌شود.
این را با یک بطریِ پلاستیکیِ بلند می‌شود دید. اگر در دیواره‌ی بطری، یکی بالای دیگری، سه سوراخِ ریز بزنیم و بطری را پر از آب کنیم، آب از هر سه سوراخ فواره می‌زند، اما فواره‌ی پایین‌ترین سوراخ از همه دورتر می‌رود؛ چون فشارِ آب آن‌جا بیشتر است.
به همین دلیل دیواره‌ی سد را در پایین خیلی کلفت‌تر می‌سازند، زیردریایی‌ها بدنه‌ی فولادیِ ضخیم دارند و غواص‌ها نمی‌توانند بی‌وسیله خیلی پایین بروند.
در همه‌ی جهت‌ها و در هر ظرفی
فشارِ مایع فقط رو به پایین نیست. مایع در یک نقطه به همه‌ی جهت‌ها، بالا و پایین و پهلوها، به یک اندازه فشار می‌آورد؛ برای همین آب از سوراخ‌های دیواره به پهلو بیرون می‌زند.
نکته‌ی جالب‌تر این است که فشار در یک عمقِ معین به شکل و پهنای ظرف بستگی ندارد؛ فقط به این بستگی دارد که سطحِ آزادِ مایع چقدر بالای آن نقطه است. اگر چند ظرف با شکل‌های گوناگون را از پایین با لوله به هم وصل کنیم و در یکی آب بریزیم، آب در همه جریان می‌یابد تا سطحش در همه‌ی ظرف‌ها هم‌تراز شود. به چنین ظرف‌هایی ظرف‌های مرتبط می‌گویند. قوری و آب‌پاش هم همین‌طورند: آب در لوله‌ی باریک تا همان ارتفاعی بالا می‌آید که در بدنه‌ی پهن است.
آب چطور به خانه‌ها می‌رسد؟
شهرها آبِ آشامیدنی را در منبع‌هایی نگه می‌دارند که بالای تپه یا روی برج‌های بلند ساخته شده‌اند. آب از منبع با لوله به خانه‌ها می‌رود و، مثلِ ظرف‌های مرتبط، می‌خواهد تا ارتفاعِ سطحِ آبِ منبع بالا بیاید. برای همین در طبقه‌های پایین شیرِ آب پرفشار است. اما ساختمانِ بلندی که طبقه‌های بالایش از سطحِ آبِ منبع بالاترند، تلمبه (پمپ) لازم دارد تا آب را بالا بفرستد.
در خانه امتحان کنید
یک کیسه‌ی فریزرِ نازک را مثلِ دستکش دستتان کنید و دستتان را آرام در یک سطلِ پر از آب فرو ببرید. هر چه پایین‌تر بروید، کیسه چطور به پوستتان می‌چسبد؟ دستتان را در یک عمق بچرخانید، کفِ دست رو به بالا، پایین و پهلو؛ فشار فرق می‌کند؟
واژه‌های این درس
- فشارِ مایع - فشاری که مایع، به خاطرِ وزنش، به هر چیزِ درونش و به دیواره‌های ظرف وارد می‌کند.
- ظرف‌های مرتبط - ظرف‌هایی که از پایین به هم راه دارند و مایع در آن‌ها هم‌تراز می‌شود.
- سطحِ آزاد - رویه‌ی بالاییِ مایع که با هوا در تماس است.
ایده‌ی اصلی
فشار در مایع با عمق زیاد می‌شود و در یک عمق، در همه‌ی جهت‌ها و در هر شکلی از ظرف، یکسان است. برای همین آب از سوراخِ پایینی دورتر می‌جهد، سد پایینش کلفت‌تر است و مایع در ظرف‌های مرتبط هم‌تراز می‌شود.