Vandtrykket stiger med dybden, fordi vandet ovenover vejer ned på vandet nedenfor. Tryk kan måles på forskellige måder. Vandtryk kan let beregnes med en simpel ligning, der involverer dybde, tæthed og tyngdekraft.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Jo dybere du går i vandet, jo mere vand er over dig - og vægten af alt det vand lægger pres på.
Vandtryk og dybde
Vand trækkes ligesom alle ting på jorden nedad af tyngdekraften. Hver vandkrop har en bestemt vægt, og denne vægt skubber nedad på det, der er under det. Vandtryk er resultatet af vægten af alt vand over, der skubber ned på vandet nedenfor. Når du går dybere ned i en vandmasse, er der mere vand over og derfor en større vægt, der skubber ned. Dette er grunden til, at vandtrykket stiger med dybden. Trykket afhænger kun af dybden og er det samme hvor som helst i en given dybde og i alle retninger.
Enheder af tryk
Trykket måles i kraftenheder (såsom pund, lb.) divideret med areal (kvadratcentimeter, i2). Andre måder at måle tryk på er også almindelige. En ofte praktisk enhed er atmosfæren, atm, lig med atmosfærens tryk ved havets overflade. Traditionelt måles tryk ved hjælp af et barometer, en enhed, hvor en søjle af væske (kviksølv, typisk) skubbes op af lufttrykket udenfor. På grund af dette gives tryk ofte i enheder af millimeter kviksølv (mm Hg) svarende til forskydningen langs barometerets søjle.
Beregning af vandtryk
Beregningen af vandtrykket er meget ligetil. Forestil dig en flad overflade i den dybde, som du vil beregne trykket for. Alt hvad du skal gøre er at finde vægten af alt vand oven på overfladen og derefter opdele det med overfladearealet.
P = \ frac {W} {A}
hvorPer pres,Wer vægt, ogENer område.
At finde vægten af en vandmasse
I et tyngdefelt, såsom på jordens overflade, accelereres alt nedad af Jordens tyngdekraft, hvilket giver det vægt. Hvis du kender massen af et objekt, kan du finde vægten ved at gange massen med accelerationen på grund af tyngdekraften. Husk Newtons anden lov: kraft (vægt) er lig med masse gange acceleration (tyngdekraft).
Du kan finde massen, m, af en vandmasse ved at gange dens volumen, V, med dens densitet, r.
m = Vr
Nu for at finde vægten skal du gange den med tyngdeacceleration, g (ca. 9,80 m / s2 på jordens overflade).
W = gVr
Samler det hele
Vi har nu alle brikkerne til at finde vandtrykket i en bestemt dybde. Ved at erstatte vores ligning for vægten, W, i vores oprindelige trykligning får vi:
P = \ frac {gVr} {A}
V er volumenet af vandet over vores forestillede overflade. Husk, volumen er bare længde gange bredde gange højde. Længden gange bredden er simpelthen området A. Højden er dybden, d. Så lydstyrken V kan omskrives som:
V = dA
Ved at erstatte dette i vores trykligning får vi:
P = \ frac {gdAr} {A}
Nu kan vi annullere A ud af toppen og bunden for at få:
P = gdr
Trykket er lig med tyngdeacceleration, g, gange dybden, d, gange tætheden af vand, r. Gravitationsacceleration er 9,80 m / s ^ 2, og tætheden af vand er 1 g / cm ^ 3 eller 1000 kg / m ^ 3. Når vi indsætter disse tal, får vi en endelig ligning af:
P = (d \ tekst {i meter}) \ gange 9.80 \ gange 1000