آخر تحديث: 2026-06-15

الضغط الديناميكي

حين يتحرك مائع، يحمل طاقة حركية. الضغط الديناميكي هو مسمى تلك الطاقة الحركية لكل وحدة حجم، وله وحدات الضغط نفسها — باسكال. فهم الضغط الديناميكي ضروري في ديناميكا الهواء وهندسة الرياح وكل موضع يُوقَف فيه مائع متحرك عند سطح ما.

ما يمثله الضغط الديناميكي

تنص معادلة برنولي لتدفق غير لزج غير قابل للانضغاط على أنه على طول خط انسياب تكون الطاقة الميكانيكية الكلية لكل وحدة حجم ثابتة:

$P_{\text{static}} + \tfrac{1}{2}\rho v^2 + \rho g h = \text{ثابت}$

الحد الأوسط، $q = \tfrac{1}{2}\rho v^2$، هو الضغط الديناميكي. يمثل الضغط الذي سيبذله المائع المتحرك لو تباطأ حتى التوقف — كما يحدث مثلًا عند نقطة التوقف على جناح طائرة أو عند فتحة أنبوبة بيتو. مجموع الضغطين الساكن والديناميكي هو ضغط التوقف (الكلي) $P_0 = P + q$.

جدول المعادلة

نظرًا لأن السرعة مرفوعة للتربيع، يُضاعف تضعيف السرعة الضغطَ الديناميكي أربع مرات. وهذا ما يفسر التصاعد الحاد في القوى الديناميكية الهوائية مع زيادة سرعة الطيران.

مثال تطبيقي

سيارة تسير بسرعة 30 m/s (108 km/h) في هواء كثافته 1.225 kg/m³ عند مستوى سطح البحر. ما الضغط الديناميكي؟

$q = \tfrac{1}{2} \times 1.225 \times 30^2 = 0.5 \times 1.225 \times 900 = 551.25\ \text{Pa}$

لنفترض أن السيارة ضاعفت سرعتها إلى 60 m/s (216 km/h):

$q = \tfrac{1}{2} \times 1.225 \times 60^2 = 0.5 \times 1.225 \times 3600 = 2{,}205\ \text{Pa}$

تضعيف السرعة يُعطي ضعف الضغط الديناميكي أربع مرات بالضبط، وهو ما يتوافق مع الحد التربيعي للسرعة.

الاستخدامات العملية

ديناميكا الهواء. قوتا الرفع والمقاومة كلتاهما تتناسبان طرديًا مع الضغط الديناميكي: $L = q \cdot C_L \cdot A$ و$D = q \cdot C_D \cdot A$، حيث $C_L$ و$C_D$ معاملات بلا أبعاد وA هي المساحة المرجعية. لهذا تُرفع نتائج النفق الهوائي على شكل معاملات قوة — تلك المعاملات مستقلة عن السرعة، والقوة الفعلية تُحسب بمجرد معرفة $q$.

قياس سرعة الهواء. يقيس نظام بيتو-الضغط الساكن الفرق بين ضغط التوقف (عند فتحة أنبوبة بيتو) والضغط الساكن (عند منفذ جانبي). يساوي هذا الفرق الضغطَ الديناميكي الذي تُستنتج منه سرعة الهواء. سرعة الهواء المُشارة تتناسب طرديًا مع $\sqrt{q}$.

أحمال الرياح على الإنشاءات. تستخدم قوانين البناء الضغط الديناميكي لحساب أحمال الرياح. لسرعة رياح مرجعية $v_{\text{ref}}$، يكون ضغط الرياح التصميمي على سطح ما $q_{\text{ref}} = \tfrac{1}{2}\rho_{\text{air}} v_{\text{ref}}^2$ مضروبًا في معاملات التعرض والشكل.

القيود

تفترض معادلة $q = \tfrac{1}{2}\rho v^2$ تدفقًا غير قابل للانضغاط. عند سرعات تتجاوز نحو ماخ 0.3 (نحو 100 m/s في الهواء) تصبح تأثيرات الانضغاط ذات أثر ملموس ويجب عندئذٍ حساب ضغط التوقف باستخدام العلاقات الإيزينتروبية.