Tlak vody se zvyšuje s hloubkou, protože voda nahoře váží dolů na vodu dole. Tlak lze měřit různými způsoby. Tlak vody lze snadno vypočítat pomocí jednoduché rovnice zahrnující hloubku, hustotu a gravitaci.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Čím hlouběji se ponoříte do vody, tím více vody je nad vámi - a váha této vody vyvíjí tlak.
Tlak vody a hloubka
Voda, stejně jako všechny věci na Zemi, je tažena dolů gravitační silou. Každá vodní plocha má určitou váhu a tato váha tlačí dolů na to, co je pod ní. Tlak vody je výsledkem hmotnosti veškeré vody nahoře, která tlačí dolů na vodu pod ní. Jak se dostanete hlouběji do vodního útvaru, nahoře je více vody, a proto tlačí větší váha dolů. To je důvod, proč se tlak vody zvyšuje s hloubkou. Tlak závisí pouze na hloubce a je stejný kdekoli v dané hloubce a v každém směru.
Jednotky tlaku
Tlak se měří v jednotkách síly (například libry, lb.) děleno plochou (čtvereční palce v palcích)2). Běžné jsou také jiné způsoby měření tlaku. Často vhodnou jednotkou je atmosféra, atm, která se rovná tlaku atmosféry na hladině moře. Tradičně se tlak měří pomocí barometru, zařízení, ve kterém je sloupec kapaliny (obvykle rtuti) tlačen nahoru tlakem vzduchu ven. Z tohoto důvodu se tlak často udává v jednotkách milimetrů rtuti (mm Hg), což odpovídá posunu podél sloupce barometru.
Výpočet tlaku vody
Výpočet tlaku vody je velmi přímočarý. Představte si rovný povrch v hloubce, pro kterou chcete vypočítat tlak. Jediné, co musíte udělat, je najít váhu veškeré vody na povrchu této plochy a poté ji rozdělit podle plochy povrchu.
P = \ frac {W} {A}
kdePje tlak,Žje hmotnost aAje oblast.
Nalezení hmotnosti vodního útvaru
V gravitačním poli, například na povrchu Země, se vše zrychluje směrem dolů gravitací Země, což jí dodává váhu. Pokud znáte hmotnost objektu, můžete zjistit hmotnost vynásobením hmotnosti gravitačním zrychlením. Pamatujte si druhý Newtonův zákon: síla (hmotnost) se rovná hmotnosti krát zrychlení (gravitace).
Hmotu vodního útvaru můžete najít vynásobením jejího objemu V hustotou r.
m = Vr
Chcete-li zjistit hmotnost, vynásobte ji gravitačním zrychlením g (přibližně 9,80 m / s2 na zemském povrchu).
W = gVr
Dáme to dohromady
Nyní máme všechny kusy, abychom našli tlak vody v určité hloubce. Dosazením naší rovnice pro hmotnost W do naší původní tlakové rovnice dostaneme:
P = \ frac {gVr} {A}
V je objem vody nad naším představovaným povrchem. Pamatujte, že objem je pouze délka krát šířka krát výška. Část délky a šířky je prostě plocha, A. Výška je hloubka, d. Takže svazek V lze přepsat jako:
V = dA
Když to dosadíme do naší tlakové rovnice, dostaneme:
P = \ frac {gdAr} {A}
Nyní můžeme zrušit A nahoře a dole, abychom získali:
P = gdr
Tlak se rovná gravitačnímu zrychlení, g, krát hloubky, d, krát hustoty vody, r. Gravitační zrychlení je 9,80 m / s ^ 2 a hustota vody je 1 g / cm ^ 3 nebo 1 000 kg / m ^ 3. Po vložení těchto čísel získáme konečnou rovnici:
P = (d \ text {v metrech}) \ krát 9,80 \ krát 1000