Формулата за хидростатично налягане е P = ρgh , това гласи, че колкото по-голямо е разстоянието между точката на измерване и водната повърхност, толкова по-голямо е хидростатичното налягане в тази точка.
Хидростатично налягане е налягането, упражнявано от течност във всички посоки върху обект поради силата на гравитацията. Хидростатичното налягане ще се увеличава с увеличаване на дълбочината, която се измерва от повърхността на течността.
Нещото, което трябва да се има предвид при хидростатичното налягане, е плътността на течността, която удря предмет. Примери, които често се използват, са вода и масло. Водата има плътност от 1 g / cm2 или 1000 kg / m2 и плътност от 0,8 g / cm2 или 800 kg / m2 масло.
Поради гравитационната сила теглото на водните частици ще притисне частиците отдолу, след което водните частици отдолу ще се притиснат един към друг на дъното на водата, така че налягането отдолу ще бъде по-голямо от горното налягане.
И така, колкото по-дълбоко се гмуркаме от повърхността на водата, толкова повече обем вода е над нас с водната повърхност, така че налягането, което водата оказва върху телата ни (хидростатично налягане) ще бъде още по-голямо.
Формула за хидростатично налягане
Хидростатичното налягане не се влияе от теглото на водата, повърхността на водата или формата на водния съд. Хидростатичното налягане притиска във всички посоки. Единицата за налягане е нютон на метър на квадрат (N / m2) или Pascal (Pa).
Формулата на хидростатичното налягане е:
Ph = ρgh
- P h = хидростатично налягане (N / m2 или Pa) >> 1 атм = 1 Pa
- ρ = плътност (km / m3)
- g = гравитационна сила (m / s2)
- h = дълбочина на обект от повърхността на течността (m)
- P h = ρgh + P
- P = Външно въздушно налягане (1 atm или 76 cm Hg)
Колкото по-голямо е разстоянието между точката на измерване и водната повърхност, толкова по-голямо е хидростатичното налягане в тази точка. Това може да се види на изображението по-долу, където колкото по-голямо е нивото на водата, толкова по-голямо е хидростатичното налягане в дъното на съда.
Прочетете също: Формула на триъгълника на Паскал [ПЪЛНА] и Примерен проблемВ резултат на това водата ще избликва допълнително в съда от дясната страна, защото налягането е по-високо от съда отляво.
Формулата за хидростатично налягане по-горе се използва за намиране на стойността на хидростатичното налягане в затворен съд (например: налягането в определена точка върху водата в затворена бутилка, резервоар за вода или затворен цев за вода).
За да се изчисли общото налягане в точка под водната повърхност в открити зони, като езера и морета и всички отворени контейнери / контейнери, е необходимо да се добави количеството атмосферно налягане към изчислението.
По този начин общото хидростатично налягане при отворени условия е равно на хидростатичното налягане на водата в тази точка плюс количеството налягане, действащо върху водната повърхност, което се формулира от:
Където P atm е атмосферно налягане (атмосферно налягане на морското ниво от P atm = 1,01 × 105 Pa)
Принципът на формулата на хидростатичното налягане
За да разберете по-добре принципа на формулата за хидростатично налягане, разгледайте следната илюстрация.
- Общото налягане, получено от риболовеца, е равно на атмосферно налягане (ако винаги получавате атмосферно налягане по всяко време), така че P 1 = P atm
- Общото налягане, получено от водолаза с жълто покритие, е атмосферно налягане плюс хидростатично налягане на дълбочината на h2, така че P 2 = ρgh 2 + P atm
- Общото налягане, получено от водолаза с червено покритие, е атмосферно налягане плюс хидростатично налягане на дълбочина h3, така че P 3 = ρgh 3 + P atm
Тъй като h 3 > h 2 , тогава P 3 > P 2
Примери за проблеми с хидростатичното налягане
Примерен проблем 1
Риба, плуваща в аквариум. Рибата се намира на 50 см от повърхността на аквариума. Какво хидростатично налягане получават рибите?
(плътност на водата = 1000 kg / m3 и ускорение поради гравитацията 10 m / s2)
Селище:
Известно е:
- h = 50 cm = 0,5 m
- ρ = 1000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Търси се : Ph?
Отговор:
- Ph = ρ.gh
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000 Pa.
По този начин хидростатичното налягане, което рибата получава, е 5000 паскала.
Примерен проблем 2
Гмуркач извършва гмуркане на дълбочина 10 м под водната повърхност. Ако плътността на водата е 1000 kg / m3, а ускорението поради гравитацията е 10 m / s2, тогава намерете и определете хидростатичното налягане, което изпитва водолаз!
Селище:
Известно е:
- h = 10 m
- ρ = 1000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Попитан ? = ... ..?
Отговор:
- P = ρ. ж. з
- P = 1000. 10. 10
- P = 100 000 N / m2
И така, хидростатичното налягане, което изпитвате, е = 100 000 N / m2
Примерен проблем 3
Рибата е на водна баня, както е на следната снимка:
Ако плътността на водата е 1000 kg / m3, а ускорението поради гравитацията е 10 N / kg, хидростатичното налягане, получено от рибите, е ...?
А. 6000 N / m2
Б. 8000 N / m2
В. 10 000 N / m2
Г. 14 000 N / m2
Селище:
Помня! Дълбочината се измерва от повърхността на течността.
Известно е:
Намиране на дълбочината (h)
h = 140cm - 60cm = 80cm = 0.8 cm
Търси се: Хидростатично налягане (Ph)?
Отговор:
- PH = ρ gh
= 1000 X 10 X 0,8
PH = 8000 N / m2
Отговор: Б
Примерен проблем 4
Атмосферното налягане на морското равнище е 1,01 x 105 Pa. защо не усещаме атмосферното налягане да притиска телата ни?
а) Силата на гравитацията отрича усещането за натиск
б) Още от раждането сме свикнали с атмосферното налягане
в) Течностите в нашето тяло се изтласкват от тялото със същата сила
г) Количеството на атмосферното налягане се счита за нула поради гравитацията
Решение:
Правилният отговор е C.
Кръвта и течностите в човешкото тяло оказват налягане, равно на атмосферното налягане извън тялото. Тъй като налягането, което притиска навън в тялото, е същото като атмосферното налягане, притискащо тялото, ние не чувстваме никакво атмосферно налягане, притискащо тялото ни
По този начин обяснение на формулата за хидростатично налягане заедно с пример за прилагане на формулата. Може да е полезно.
