Η πίεση, στη φυσική, είναι η δύναμη διαιρούμενη ανά εμβαδόν μονάδας. Η δύναμη, με τη σειρά της, είναι επιτάχυνση των μαζικών χρόνων. Αυτό εξηγεί γιατί ένας χειμερινός τυχοδιώκτης είναι ασφαλέστερος σε πάγο αμφισβητήσιμου πάχους εάν ξαπλώσει στην επιφάνεια και όχι όρθιος. η δύναμη που ασκεί στον πάγο (η μάζα του υπερβαίνει την επιτάχυνση προς τα κάτω λόγω της βαρύτητας) είναι η ίδια και στις δύο περιπτώσεις, αλλά εάν είναι Ξαπλωμένη και όχι όρθια στα δύο πόδια, αυτή η δύναμη κατανέμεται σε μεγαλύτερη περιοχή, μειώνοντας έτσι την πίεση που ασκείται στο πάγος.
Το παραπάνω παράδειγμα αφορά τη στατική πίεση - δηλαδή, τίποτα σε αυτό το "πρόβλημα" δεν κινείται (και ελπίζουμε να παραμείνει έτσι!). Η δυναμική πίεση είναι διαφορετική, που περιλαμβάνει την κίνηση αντικειμένων μέσω ρευστών - δηλαδή υγρών ή αερίων - ή τη ροή των ίδιων των υγρών.
Η γενική εξίσωση πίεσης
Όπως σημειώθηκε, η πίεση διαιρείται με την περιοχή και η δύναμη είναι επιτάχυνση μάζας. Μάζα (Μ), ωστόσο, μπορεί επίσης να γραφτεί ως το προϊόν της πυκνότητας (
\ rho = \ frac {m} {V} \ text {τότε} = m = \ rho V
Επίσης, για κανονικά γεωμετρικά σχήματα, ο όγκος διαιρούμενος με την περιοχή αποδίδει απλώς το ύψος.
Αυτό σημαίνει ότι για, για παράδειγμα, μια στήλη υγρού που στέκεται σε έναν κύλινδρο, η πίεση (Π) μπορεί να εκφραστεί στις ακόλουθες τυποποιημένες μονάδες:
P = {mg \ πάνω {1pt} A} = {ρVg \ πάνω {1pt} A} = ρg {V \ πάνω {1pt} A} = ρgh
Εδώ,ηείναι το βάθος κάτω από την επιφάνεια του υγρού. Αυτό αποκαλύπτει ότι η πίεση σε οποιοδήποτε βάθος υγρού δεν εξαρτάται πραγματικά από το πόσο ρευστό υπάρχει. θα μπορούσατε να είστε σε μια μικρή δεξαμενή ή στον ωκεανό και η πίεση εξαρτάται μόνο από το βάθος.
Δυναμική πίεση
Τα υγρά προφανώς δεν κάθονται μόνο σε δεξαμενές. κινούνται, συχνά αντλούνται μέσω σωλήνων για να φτάσουν από τόπο σε τόπο. Τα κινούμενα υγρά ασκούν πίεση σε αντικείμενα μέσα τους, όπως κάνουν τα όρθια υγρά, αλλά αλλάζουν οι μεταβλητές.
Ίσως έχετε ακούσει ότι η συνολική ενέργεια ενός αντικειμένου είναι το άθροισμα της κινητικής του ενέργειας (η ενέργεια της κίνησής του) και το δυναμικό του ενέργεια (η ενέργεια που «αποθηκεύει» την άνοιξη φορτώνει ή βρίσκεται πολύ πάνω από το έδαφος), και ότι αυτό το σύνολο παραμένει σταθερό σε κλειστό συστήματα. Παρομοίως, η συνολική πίεση ενός ρευστού είναι η στατική του πίεση, που δίνεται από την έκφρασηργπαράγεται παραπάνω, προστίθεται στη δυναμική του πίεση, που δίνεται από την έκφραση (1/2)ρv2.
Η εξίσωση Bernoulli
Η παραπάνω ενότητα είναι μια παραγωγή μιας κρίσιμης εξίσωσης στη φυσική, με επιπτώσεις σε οτιδήποτε άλλο κινείται μέσω ενός υγρού ή βιώνει τη ροή, συμπεριλαμβανομένων αεροσκαφών, νερού σε υδραυλικά συστήματα ή μπέιζμπολ. Επισήμως, είναι
P_ {total} = ρgh + {1 \ πάνω {1pt} 2} ρv ^ 2
Αυτό σημαίνει ότι εάν ένα υγρό εισέρχεται σε ένα σύστημα μέσω σωλήνα με δεδομένο πλάτος και σε ένα δεδομένο ύψος και φεύγει από το σύστημα μέσω ενός σωλήνα με διαφορετικό πλάτος και σε διαφορετικό ύψος, η συνολική πίεση του συστήματος μπορεί να παραμείνει συνεχής.
Αυτή η εξίσωση βασίζεται σε μια σειρά υποθέσεων: Ότι η πυκνότητα του υγρούρδεν αλλάζει, ότι η ροή υγρού είναι σταθερή και ότι η τριβή δεν είναι παράγοντας. Ακόμη και με αυτούς τους περιορισμούς, η εξίσωση είναι εξαιρετικά χρήσιμη. Για παράδειγμα, από την εξίσωση Bernoulli, μπορείτε να προσδιορίσετε ότι όταν το νερό αφήνει έναν αγωγό που έχει μικρότερη διάμετρος από ό, τι το σημείο εισόδου του, το νερό θα ταξιδεύει γρηγορότερα (κάτι που πιθανώς είναι ενστικτώδης; τα ποτάμια δείχνουν μεγαλύτερη ταχύτητα όταν διέρχονται από στενά κανάλια) και η πίεση του στην υψηλότερη ταχύτητα θα είναι χαμηλότερη (η οποία πιθανώς δεν είναι διαισθητική). Αυτά τα αποτελέσματα προκύπτουν από τη διακύμανση της εξίσωσης
P_1 - P_2 = {1 \ πάνω {1pt} 2} ρ ({v_2} ^ 2 - {v_1} ^ 2)
Έτσι, εάν οι όροι είναι θετικοί και η ταχύτητα εξόδου είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα εισόδου (δηλαδή,β2 > β1), η πίεση εξόδου πρέπει να είναι χαμηλότερη από την πίεση εισόδου (δηλαδή,Π2 < Π1).
