مقالات

فشار چیست؟ همه چیز درباره این نیروی پنهان

علی یزدانی | 9 سپتامبر 2025

فشار نیرویی است که به طور عمودی بر واحد سطح وارد شده و فرمول محاسبه آن برابر با نیروی وارد بر جسم (F)‌ تقسیم بر مساحت سطحی که نیرو به آن وارد شده (A) است و به صورت استاندارد با واحد پاسکال و یا بار اندازه‌گیری می‌شود.

اگر برایتان سوال شده که فشار چیست یا حتی به زبان محاوره‌ای‌تر «فشار یعنی چی؟»، باید بگوییم فشار یک کمیت فیزیکی است که نشان می‌دهد چه مقدار نیرو بر واحد سطح وارد می‌شود. این مفهوم ساده در عین حال در همه‌جای زندگی ما حضور دارد؛ از فشار باد لاستیک خودرو گرفته تا فشار خون، از عمق دریاها تا پرواز هواپیماها.

در صنعت، برای اندازه‌گیری فشار از ابزارهایی مانند گیج فشار و ترانسمیتر فشار استفاده می‌شود. قبل از بررسی ابزارها، بیایید فشار را از پایه و با مثال‌های ساده بشناسیم.

تعریف علمی فشار

به زبان فیزیک، فشار برابر است با نیروی وارد بر سطح تقسیم بر مساحت آن سطح.
واحد اصلی فشار در سیستم SI، پاسکال (Pa) است که برابر یک نیوتن بر متر مربع می‌باشد.
به زبان ساده‌تر: هرچه نیرو بیشتر باشد یا سطح تماس کوچک‌تر شود، فشار افزایش پیدا می‌کند. این اصل را هم در نوک تیز یک چاقو می‌بینید و هم در کفش‌های برفی پهن که مانع فرو رفتن در برف می‌شوند.

برای آشنایی بیشتر با این واحد، مقاله پاسکال چیست؟ را بخوانید.

فرمول فشار چیست؟

فرمول فشار به طور کلی به صورت زیر محاسبه می‌شود:

P = F / A

P: فشار
F: نیروی عمودی وارد شده
A: مساحت سطح تماس

این فرمول ساده و بنیادی نشان می‌دهد که فشار برابر است با نیروی وارد شده تقسیم بر مساحت سطح تماس.
به عبارت دیگر، هرچه نیروی وارد شده بیشتر باشد، فشار نیز بیشتر خواهد بود؛ اما در مقابل، اگر این نیرو روی سطح بزرگ‌تری پخش شود، فشار کاهش پیدا می‌کند.

فرمول محاسبه

تاریخچه و اهمیت فشار

مفهوم فشار از دیرباز در زندگی بشر وجود داشته، حتی پیش از آنکه نامی برایش انتخاب شود. اما در قرن هفدهم میلادی بود که این مفهوم وارد دنیای علمی شد و پایه‌های مهندسی مدرن را شکل داد.

اوانجلیستا توریشلی (Evangelista Torricelli)، فیزیکدان و ریاضی‌دان ایتالیایی، در سال 1643 اولین بارومتر جیوه‌ای را ساخت و توانست فشار جو زمین را اندازه‌گیری کند. آزمایش او نشان داد که هوا وزن دارد و این وزن باعث ایجاد فشار می‌شود.
بلز پاسکال (Blaise Pascal)، ریاضی‌دان و فیزیکدان فرانسوی، چند سال بعد با آزمایش معروفش در کوه پوی دو دوم (Puy de Dôme) نشان داد که فشار اتمسفریک با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد. پاسکال بعدها واحد فشار پاسکال (Pa) را به افتخار او نام‌گذاری کردند.
رابرت بویل (Robert Boyle)، دانشمند انگلیسی، نیز در همان قرن «قانون بویل» را کشف کرد که رابطه فشار و حجم گازها را توضیح می‌دهد. این قانون اساس بسیاری از سیستم‌های فشاری امروزی است.

بدون درک فشار، ساخت ماشین بخار، زیردریایی، هواپیما و حتی خیلی از تجهیزات پزشکی ممکن نبود.

کاربردهای فشار در زندگی و صنعت

کاربردهای خانگی: تامین فشار آب، کارکرد جاروبرقی و تنظیم باد تایرها برای عملکرد بهتر.
هیدرولیک و پنوماتیک: تبدیل نیروی کم به نیروی زیاد در جک‌ها، ترمز خودرو و ابزارهای بادی.
پزشکی: استفاده از فشار برای اندازه‌گیری فشار خون، استریل کردن تجهیزات و درمان زخم‌ها.
صنایع غذایی: حفظ تازگی و سرعت بخشیدن به پخت با بسته‌بندی و پخت تحت فشار.
هوافضا و هوانوردی: ایجاد کابین‌های تحت فشار و تولید نیروی برآ در بال هواپیما.
صنایع شیمیایی و نفت و گاز: انتقال سیالات و انجام واکنش‌ها در خطوط و مخازن فشار بالا.

انواع فشار: نیرویی که در هر شکل و مکانی وجود دارد

فشار در شرایط مختلف می‌تواند شکل‌های متفاوتی داشته باشد و هر نوع فشار ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارد. شناخت این انواع، هم برای درک مفاهیم علمی و هم برای استفاده در صنعت ضروری است.

1. فشار اتمسفریک (Atmospheric Pressure)

فشار هوا، که به آن اتمسفر نیز گفته می‌شود، نیرویی است که توسط وزن ستون هوای موجود در جو زمین بر سطح آن وارد می‌شود.

در سطح دریاها بیشترین مقدار را دارد و با افزایش ارتفاع، به دلیل کاهش وزن هوا، به طور چشمگیری کاهش می‌یابد. اندازه‌گیری این کمیت در تعیین شرایط آب و هوایی نقش مهمی ایفا می‌کند و تغییرات آن منجر به بروز پدیده‌هایی مانند باد، طوفان و بارندگی می‌شود.

اندازه‌گیری فشار هوا یا فشار اتمسفریک توسط ابزاری به نام بارومتر انجام می‌شود و واحد استاندارد آن پاسکال (Pa) است. البته یکی دیگر از واحدهای متداول در هواشناسی و اندازه‌گیری فشار گازهای محیطی واحد میلی‌‌بار می‌باشد.

مقدار در سطح دریا: حدود 101,325 پاسکال یا 1 اتمسفر.
ویژگی‌ها: با افزایش ارتفاع، به دلیل کاهش وزن هوای بالای سر، فشار اتمسفریک کاهش پیدا می‌کند.
کاربردها: پیش‌بینی وضعیت هوا در هواشناسی، طراحی هواپیماها و کابین تحت فشار، غواصی و تعیین عمق ایمن

فشار هوا چند پاسکال است؟

فشار اتمسفر در سطح دریا برابر با ۱۰۱۳۲۵ پاسکال می‌باشد.

ستون هوای اتمسفر

2. مایعات (Hydrostatic Pressure)

فشار مایعات یا هیدرواستاتیک، نیرویی است که توسط مایعات بر اجسام غوطه‌ور در آن‌ها وارد می‌شود و با افزایش عمق مایع، به دلیل افزایش وزن ستون مایع بالای جسم، به طور خطی افزایش می‌یابد.

در واقع هرچه در آب عمیق‌تر بروید، فشار روی بدن بیشتر می‌شود.

این کمیت در طراحی سدها، زیردریایی‌ها و سیستم‌های هیدرولیک کاربرد فراوانی دارد. در این سیستم‌ها، اندازه‌گیری دقیق فشار مایع از اهمیت بالایی برخوردار است و برای این منظور، از پرشر گیج‌ها استفاده می‌شود.

فرمول فشار مایعات:

برای محاسبه فشار هیدرواستاتیک مایعات، از فرمول P= ρgh استفاده می‌شود که در آن ρ چگالی مایع، g شتاب گرانشی و h عمق مایع است.

3. جامدات (Solid Pressure)

فشار جامدات، نیرویی است که توسط اجسام جامد بر سطوح تماس وارد می‌شود و میزان آن به دو عامل اصلی بستگی دارد:

میزان نیروی وارد شده که هر چه بیشتر باشد، فشار نیز بیشتر خواهد بود.
سطح تماس که هر چه کمتر باشد، فشار بیشتری ایجاد می‌شود.

به عنوان مثال، یک چاقوی تیز به دلیل سطح تماس کم، فشار زیادی را بر جسم وارد می‌کند. این کمیت در زمینه‌های مختلفی از جمله مهندسی، ساختمان‌سازی و طراحی ابزارها کاربرد دارد.

نحوه وارد شدن نیرو

4. مطلق (Absolute Pressure)

فشار مطلق نسبت به خلاء مطلق اندازه‌گیری می‌شود. در واقع خلاء مطلق، فضایی است که در آن هیچ ذره‌ای وجود ندارد و مقدار آن صفر است. این نوع، مقدار واقعی فشار یک سیستم را نشان می‌دهد و مستقل از اتمسفر است. به عبارت دیگر کل فشار وارد شده به یک سیستم را بدون در نظر گرفتن محیط پیرامون اندازه‌گیری می‌کند.

نکته: در فضا که فشار اتمسفریک وجود ندارد، فشار مطلق صفر است.

این کمیت در کاربردهایی مانند اندازه‌گیری در فضا، سیستم‌های خلا و فرآیندهای صنعتی دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای درک بهتر این مفهوم، می‌توانید مقاله فشار مطلق چیست؟ را مطالعه کنید. در این مقاله، به طور مفصل به تعریف، کاربردها و نحوه اندازه‌گیری پرداخته‌ایم.

5. نسبی (Relative Pressure)

فشار نسبی، اختلاف بین مقدار اندازه‌گیری و فشار جوی محیط است. به عبارت دیگر فشار نسبی نشان می‌دهد که فشار یک سیستم نسبت به اتمسفر چقدر بیشتر یا کمتر است. این کمیت در بسیاری از کاربردهای صنعتی و روزمره، مانند اندازه‌گیری تایر خودرو یا گاز در لوله‌ها، به وسیله پرشر گیج‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مثلاً اگر گیج تایر خودرو 32 psi نشان دهد، این مقدار فشار نسبی است.

برای اطلاعات بیشتر نیز می‌توانید به مقاله تفاوت فشار مطلق و فشار نسبی رجوع کنید و اطلاعات مورد نظر خود را در آن پیدا کنید.

6. دینامیکی (Dynamic Pressure)

فشار دینامیکی، ناشی از حرکت و سرعت جریان سیالات (مایعات و گازها) ایجاد می‌شود و انرژی جنبشی سیال را به فشار تبدیل می‌کند و همچنین با افزایش سرعت جریان، افزایش می‌یابد. در واقع افزایش سرعت باد باعث افزایش فشار دینامیکی روی ساختمان‌ها می‌شود.

فشار دینامیکی در طراحی هواپیماها، توربین‌ها و سیستم‌های تهویه مطبوع اهمیت زیادی دارد.

فرمول فشار دینامیکی:

برای محاسبه فشار دینامیکی، از فرمول P= 1/2 ρv² استفاده می‌شود که در آن ρ چگالی سیال و v سرعت جریان سیال است.

7. استاتیک (Static Pressure)

فشار استاتیک، توسط یک سیال ساکن به دیواره‌های محفظه یا سطوح تماس وارد می‌شود. این کمیت، ناشی از وزن سیال و نیروهای داخلی آن است و در تمام جهات به طور یکسان اعمال می‌شود و در طراحی مخازن، لوله‌ها و سیستم‌های هیدرولیک اهمیت زیادی دارد.

فشار استاتیک: فشاری که یک سیال ساکن بر دیواره‌ها یا سطح تماس وارد می‌کند.
کاربردها: طراحی مخازن، لوله‌ها و سیستم‌های تحت فشار.

8. فشار تفاضلی (Differential Pressure)

فشار تفاضلی یا اختلاف فشار به تفاوت فشار بین دو نقطه در یک سیستم گفته می‌شود. برخلاف فشار مطلق که نسبت به فشار خلا اندازه‌گیری می‌شود، فشار تفاضلی همیشه بین دو نقطه‌ی مشخص مقایسه می‌گردد. با اندازه‌گیری اختلاف فشار قبل و بعد از یک فیلتر یا شیر، می‌توان میزان گرفتگی یا افت فشار را بررسی کرد. در ابزارهایی مثل ونتوری یا اوریفیس، اختلاف فشار برای محاسبه دبی جریان استفاده می‌شود. همچنین مانیتور کردن فشار تفاضلی روی پمپ‌ها یا کمپرسورها برای جلوگیری از آسیب‌دیدگی مفید است

9. فشار خلا

فشاری کمتر از فشار اتمسفریک.

کاربردها: صنایع غذایی (بسته‌بندی خلا) – پزشکی (مکش)

مثال: ظروف خلأ برای نگهداری طولانی‌مدت مواد غذایی.

واحدهای اندازه‌گیری: از پاسکال تا اتمسفر، راهنمای جامع

در این بخش، به بررسی جامع واحد‌های فشار می‌پردازیم. هر یک از این واحدها در زمینه‌های مختلفی از علوم و صنایع کاربرد دارند و آشنایی با آنها برای درک و اندازه‌گیری دقیق ضروری است. در زیر لیست این واحدها را مشاهده می‌کنید.

پاسکال (Pa): واحد استاندارد در سیستم SI که برابر با نیروی یک نیوتن بر متر مربع است.
بار (bar): واحدی رایج در صنعت که تقریباً برابر با یک اتمسفر است و از واحد فشار بار BAR برای اندازه‌گیری مقادیر بالا استفاده می‌شود.
اتمسفر (atm): واحدی که معمولاً برای اندازه‌گیری فشار هوا و سیالات استفاده می‌شود و تقریباً برابر با جو در سطح دریا است.
پوند بر اینچ مربع (psi): واحدی رایج در ایالات متحده و برخی کشورهای دیگر که برای اندازه‌گیری در سیستم‌های هیدرولیک و پنوماتیک استفاده می‌شود. پوند بر اینچ مربع یا PSI برابر 0.0689 بار است.
اینچ جیوه (inchHg): واحدی که اغلب در پزشکی برای اندازه‌گیری فشار خون استفاده می‌شود. برای آشنایی با واحد اینچ جیوه به مقاله مربوطه مراجعه فرمایید.
تور (Torr): واحد اندازه گیری که برابر با 1/760 اتمسفر استاندارد است.
مگا پاسکال (Mpa): واحدی که در صنایع مختلف بسیار پر کاربرد و معادل یک میلیون پاسکال و یا 10 بار است.
کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع (kg/cm²): واحدی برای اندازه‌گیری فشار که بیشتر در صنایع قدیمی و سیستم‌های مهندسی سنتی رایج بوده است. این واحد بیانگر فشاری است که یک نیروی یک کیلوگرمی بر سطحی به مساحت یک سانتی‌متر مربع وارد می‌کند.

همانطور که مشاهده کردید، واحدهای اندازه‌گیری فشار متنوعی وجود دارند که هر یک در صنایع و کاربردهای خاص خود مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تبدیل واحد فشار

گاهی لازم است فشار را از یک واحد به واحد دیگر تبدیل کنیم. این موضوع در پروژه‌های بین‌المللی یا زمانی که ابزارهای اندازه‌گیری با واحدهای متفاوت کار می‌کنند بسیار مهم است.

چرا مهم است؟

استانداردسازی داده‌ها در پروژه‌های مشترک
جلوگیری از خطاهای مهندسی
راحتی مقایسه مقادیر

برای سهولت در محاسبات و تبدیل این واحدها به یکدیگر، می‌توانید از ابزارهای آنلاین بهره ببرید. برای تبدیل سریع و دقیق واحدهای فشار مختلف به یکدیگر، می‌توانید از ابزار تبدیل واحد فشار آنلاین استفاده کنید. این ابزار به شما کمک می‌کند تا به راحتی و بدون نیاز به فرمول‌های پیچیده، مقادیر فشار را از یک واحد به واحد دیگر تبدیل کنید.

اشتباهات رایج در درک و اندازه‌گیری فشار

درک نادرست از فشار یا اشتباه در اندازه‌گیری آن می‌تواند منجر به هزینه‌های مالی بالا و حتی خطرات جانی شود. در ادامه، برخی از رایج‌ترین خطاها و پیامدهای آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

1. اشتباه گرفتن فشار مطلق و نسبی

مشکل: بسیاری از مهندسان تازه‌کار هنگام انتخاب سنسور یا گیج، تفاوت فشار مطلق و نسبی را در نظر نمی‌گیرند.
پیامد: ممکن است سیستم به‌درستی کالیبره نشود یا قرائت‌های اشتباه داده شود.
مثال واقعی: در یک کارخانه پتروشیمی، انتخاب سنسور فشار نسبی به‌جای مطلق باعث شد سیستم خلأ نتواند فشار واقعی را اندازه‌گیری کند و در نتیجه تجهیزات آسیب دیدند.
راه‌حل: همیشه مشخص کنید که نیاز به اندازه‌گیری بر اساس کدام مبنا دارید و از کالیبراسیون صحیح استفاده کنید.

2. تصور اینکه فشار فقط در گازها وجود دارد

مشکل: برخی فکر می‌کنند فشار فقط در هوا یا گازها مطرح است، در حالی که مایعات و جامدات نیز فشار وارد می‌کنند.
مثال: فشار آب بر بدنه سد یا فشار یک جسم سنگین بر سطح زمین.
پیامد: نادیده گرفتن این فشارها در طراحی می‌تواند منجر به شکست سازه شود.
راه‌حل: در هر طراحی یا تحلیل، فشارهای مایع و جامد را هم در نظر بگیرید.

3. نادیده گرفتن تغییرات با دما

مشکل: در سیستم‌های بسته، افزایش دما باعث افزایش فشار می‌شود (طبق قانون گازها).
پیامد: اگر طراحی مخزن یا لوله این تغییر را در نظر نگیرد، ممکن است منجر به ترکیدن یا نشت شود.
مثال واقعی: در یک واحد صنعتی، گرمایش ناخواسته مخزن گاز مایع باعث افزایش شدید فشار و فعال شدن سیستم ایمنی اضطراری شد.
راه‌حل: پیش‌بینی تغییرات دما و استفاده از شیرهای اطمینان (Relief Valves).

4. استفاده از واحد نادرست یا تبدیل اشتباه

مشکل: تبدیل اشتباه بین واحدها (مثل psi، bar، Pa) باعث خطا در محاسبات می‌شود.
پیامد: ممکن است تجهیزات با فشار نامناسب کار کنند یا آسیب ببینند.
راه‌حل: همیشه از واحدهای استاندارد استفاده کنید یا قبل از محاسبه تبدیل دقیق انجام دهید.

5. بی‌توجهی به فشار تفاضلی در سیستم‌ها

مشکل: در برخی سیستم‌ها، تنها فشار یک نقطه اندازه‌گیری می‌شود و اختلاف فشار بین دو نقطه نادیده گرفته می‌شود.
پیامد: عملکرد فیلترها، پمپ‌ها یا کمپرسورها به‌درستی ارزیابی نمی‌شود.
راه‌حل: در کاربردهایی که جریان سیال مهم است، حتماً از فشار تفاضلی استفاده کنید.

سخن پایانی

در پایان این مقاله، تلاش کردیم تا مفهوم فشار را از تعاریف و فرمول‌های اساسی گرفته تا انواع گوناگون و واحدهای اندازه‌گیری آن، به صورت جامع مورد بررسی قرار دهیم. فشار، به عنوان یک نیروی بنیادین، نقش حیاتی در زمینه‌های متنوعی از علوم و صنایع، از فیزیک و مهندسی گرفته تا جنبه‌های مختلف زندگی روزمره ایفا می‌کند.

با مطالعه انواع مختلف فشار، دریافتیم که این نیرو در اشکال و مکان‌های گوناگون در پیرامون ما وجود داشته و هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارا هستند. همچنین، با معرفی فرمول‌های محاسباتی، درک عمیق‌تری از نحوه محاسبه و تحلیل این کمیت فیزیکی به دست آوردیم. اکنون، مایلیم از شما بپرسیم که بیشتر با کدام نوع فشار در زندگی شخصی یا حرفه‌ای خود مواجه هستید؟ و اگر نکته یا دیدگاهی در مورد این موضوع دارید که در این مقاله به آن اشاره نشده است، لطفاً آن را در بخش نظرات با ما به اشتراک بگذارید تا بتوانیم با هم این محتوا را غنی‌تر سازیم. اگر به دنبال اطلاعات بیشتر در این حوزه هستید، کارشناسان دقیق صنعت اوپاتان آماده پاسخگویی به سوالات شما هستند.