Formula pentru presiunea hidrostatică este P = ρgh , aceasta afirmând că cu cât este mai mare distanța dintre punctul de măsurare și suprafața apei, cu atât este mai mare presiunea hidrostatică în acel punct.
Presiunea hidrostatică este presiunea exercitată de un lichid în toate direcțiile asupra unui obiect datorită forței de greutate. Presiunea hidrostatică va crește odată cu creșterea adâncimii care este măsurată de la suprafața lichidului.
Lucrul care trebuie luat în considerare în Presiunea hidrostatică este densitatea unui lichid care lovește un obiect. Exemple care sunt adesea folosite sunt apa și uleiul. Apa are o densitate de 1 g / cm2 sau 1000 kg / m2 și o densitate de 0,8 g / cm2 sau 800 kg / m2 de ulei.
Datorită forței gravitaționale, greutatea particulelor de apă va apăsa particulele de dedesubt, apoi particulele de apă de dedesubt se vor apăsa reciproc pe fundul apei, astfel încât presiunea de mai jos va fi mai mare decât presiunea superioară.
Deci, cu cât ne scufundăm mai adânc de la suprafața apei, cu atât mai mult volum de apă este deasupra noastră cu suprafața apei, astfel încât presiunea pe care o exercită apa asupra corpului nostru (presiunea hidrostatică) va fi și mai mare.
Formula de presiune hidrostatică
Presiunea hidrostatică nu este afectată de greutatea apei, de suprafața apei sau de forma vasului de apă. Presele hidrostatice presează în toate direcțiile. Unitatea de presiune este Newtoni pe metru pătrat (N / m2) sau Pascal (Pa).
Formula presiunii hidrostastice este:
Ph = ρgh
- P h = Presiune hidrostatică (N / m2 sau Pa) >> 1 atm = 1 Pa
- ρ = densitate (km / m3)
- g = Forța de greutate (m / s2)
- h = adâncimea unui obiect de la suprafața lichidului (m)
- P h = ρgh + P
- P = Presiunea aerului exterior (1 atm sau 76 cm Hg)
Cu cât este mai mare distanța dintre punctul de măsurare și suprafața apei, cu atât este mai mare presiunea hidrostatică în acel punct. Acest lucru poate fi văzut în imaginea de mai jos, unde cu cât este mai mare nivelul apei, cu atât este mai mare presiunea hidrostatică din partea de jos a vasului.
Citește și: Formula triunghiului lui Pascal [FULL] și Exemplu de problemăCa rezultat, apa va apărea în vasul din partea dreaptă, deoarece presiunea este mai mare decât vasul din stânga.
Formula pentru presiunea hidrostatică de mai sus este utilizată pentru a găsi valoarea presiunii hidrostatice într-un vas închis (de exemplu: presiunea la un anumit punct pe apă într-o sticlă închisă, rezervor de apă sau butoi de apă închis).
Pentru a calcula presiunea totală într-un punct sub suprafața apei în zonele deschise, cum ar fi lacurile și mările și toate containerele / containerele deschise, este necesar să adăugați cantitatea de presiune atmosferică la calcul.
Astfel, presiunea hidrostatică totală în condiții de deschidere este egală cu presiunea hidrostatică a apei în acel punct plus cantitatea de presiune care acționează asupra suprafeței apei care este formulată de:
Unde P atm este presiunea atmosferică (presiunea atmosferică la nivelul mării de P atm = 1,01 × 105 Pa)
Principiul formulei presiunii hidrostatice
Pentru a înțelege mai bine principiul formulei de presiune hidrostatică, luați în considerare următoarea ilustrație.
- Presiunea totală primită de pescar este egală cu presiunea atmosferică (dacă primiți întotdeauna presiune atmosferică în orice moment), astfel încât P 1 = P atm
- Presiunea totală primită de scafandrul cu capac galben este presiunea atmosferică plus presiunea hidrostatică la adâncimea de h2, astfel încât P 2 = ρgh 2 + P atm
- Presiunea totală primită de scafandrul cu cap roșu este presiunea atmosferică plus presiunea hidrostatică la o adâncime de h3, astfel încât P 3 = ρgh 3 + P atm
Din moment ce h 3 > h 2 , atunci P 3 > P 2
Exemple de probleme de presiune hidrostatică
Exemplu Problema 1
Un pește care înoată într-un acvariu. Peștele este situat la 50 cm de suprafața acvariului. Ce presiune hidrostatică primesc peștii?
(densitatea apei = 1000 kg / m3 și accelerația datorată greutății de 10 m / s2)
Decontare:
Este cunoscut :
- h = 50 cm = 0,5 m
- ρ = 1000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Dorit : Ph?
Răspuns:
- Ph = ρ.gh
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000 Pa.
Astfel, presiunea hidrostatică pe care o primește peștele este de 5000 pascali.
Exemplu problema 2
Un scafandru face o scufundare la o adâncime de 10 m sub suprafața apei. Dacă densitatea apei este de 1.000 kg / m3 și accelerația datorată gravitației este de 10 m / s2, atunci găsiți și determinați presiunea hidrostatică experimentată de un scafandru!
Decontare:
Este cunoscut :
- h = 10 m
- ρ = 1.000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Întrebat ? = ... ..?
Răspuns:
- P = ρ. g. h
- P = 1.000. 10. 10
- P = 100.000 N / m2
Deci, presiunea hidrostatică pe care o experimentați este = 100.000 N / m2
Exemplu de problemă 3
Un pește se află într-o baie de apă ca în imaginea următoare:
Dacă densitatea apei este de 1.000 kg / m3 și accelerația datorată gravitației este de 10 N / kg, presiunea hidrostatică primită de pește este ...?
A. 6.000 N / m2
B. 8.000 N / m2
C. 10.000 N / m2
D. 14.000 N / m2
Decontare:
Tine minte! Adâncimea este măsurată de la suprafața lichidului.
Este cunoscut :
Găsirea adâncimii (h)
h = 140cm - 60cm = 80cm = 0,8 cm
Dorit: Presiune hidrostatică (Ph)?
Răspuns:
- PH = ρ gh
= 1.000 X 10 X 0.8
PH = 8.000 N / m2
Răspuns: B
Exemplu problema 4
Presiunea atmosferică a nivelului mării este de 1,01 x 105 Pa. de ce nu simțim presiunea atmosferică apăsând asupra corpului nostru?
a) Forța gravitației neagă senzația de presiune
b) Ne-am obișnuit cu presiunea atmosferică de când ne-am născut
c) Fluidele din corpul nostru împing afară din corp cu aceeași forță
d) Cantitatea de presiune atmosferică este considerată zero din cauza gravitației
Decontare:
Răspunsul corect este C.
Sângele și fluidele din corpul uman exercită o presiune egală cu presiunea atmosferică în afara corpului. Deoarece presiunea care apasă spre exterior în corp este aceeași cu presiunea atmosferică care apasă pe corp, nu simțim presiunea atmosferică apăsând asupra corpului nostru
Astfel, o explicație a formulei pentru presiunea hidrostatică împreună cu un exemplu de aplicare a formulei. Poate fi util.
