Налягането на водата се увеличава с дълбочина, защото горе горе тежи на водата отдолу. Налягането може да се измери по различни начини. Водното налягане може лесно да се изчисли с просто уравнение, включващо дълбочина, плътност и гравитация.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Колкото по-дълбоко навлизате във водата, толкова повече вода е над вас - и теглото на цялата тази вода оказва натиск.
Налягане и дълбочина на водата
Водата, както всички неща на Земята, се изтегля надолу от силата на гравитацията. Всяко водно тяло има определено тегло и това тегло тласка надолу върху онова, което е под него. Водното налягане е резултат от теглото на цялата вода отгоре, която натиска надолу върху водата отдолу. Когато навлизате по-дълбоко във водно тяло, горе има повече вода и следователно по-голямо тегло се изтласква надолу. Това е причината налягането на водата да се увеличава с дълбочина. Налягането зависи само от дълбочината и е еднакво навсякъде на дадена дълбочина и във всяка посока.
Единици за налягане
Налягането се измерва в единици за сила (като лири, lb.), разделено на площ (квадратни инча, в2). Други начини за измерване на налягането също са често срещани. Често удобна единица е атмосферата, атм, равна на налягането на атмосферата на морското равнище. Традиционно налягането се измерва с помощта на барометър, устройство, при което колона течност (живак, обикновено) се изтласква от въздушното налягане навън. Поради това налягането често се дава в единици милиметри живачен стълб (mm Hg), съответстващо на изместването по колоната на барометъра.
Изчисляване на налягането на водата
Изчисляването на водното налягане е много просто. Представете си равна повърхност на дълбочината, за която искате да изчислите налягането. Всичко, което трябва да направите, е да намерите теглото на цялата вода на върха на тази повърхност, след което да го разделите на площта на повърхността.
P = \ frac {W} {A}
къдетоPе натиск,Wе теглото иAе площ.
Намиране на теглото на водно тяло
В гравитационно поле, като например на повърхността на Земята, всичко се ускорява надолу от земната гравитация, придавайки му тежест. Ако знаете масата на даден обект, можете да намерите тежестта, като умножите масата по ускорението поради гравитацията. Спомнете си втория закон на Нютон: силата (теглото) е равно на маса, умножена по ускорение (гравитация).
Можете да намерите масата на m на водно тяло, като умножите обема му V по плътността му r.
m = Vr
Сега, за да намерите теглото, умножете го по гравитационното ускорение, g (около 9,80 m / s2 на повърхността на Земята).
W = gVr
Сглобяване на всичко
Сега имаме всички парчета, за да намерим налягането на водата на определена дълбочина. Замествайки нашето уравнение за теглото, W, в нашето първоначално уравнение за налягане, получаваме:
P = \ frac {gVr} {A}
V е обемът на водата над нашата въображаема повърхност. Не забравяйте, че обемът е просто дължина по ширина по височина. Дължината по ширината е просто площта, А. Височината е дълбочината, d. И така, обемът V може да бъде пренаписан като:
V = dA
Замествайки това в нашето уравнение за налягане, получаваме:
P = \ frac {gdAr} {A}
Сега можем да отменим буквата А отгоре и отдолу, за да получим:
P = gdr
Налягането е равно на гравитационното ускорение, g, умножено по дълбочината, d, по плътността на водата, r. Гравитационното ускорение е 9,80 m / s ^ 2, а плътността на водата е 1 g / cm ^ 3, или 1000 kg / m ^ 3. Поставяйки тези числа, получаваме окончателно уравнение на:
P = (d \ текст {в метри}) \ по 9,80 \ по 1000