Η πίεση του νερού αυξάνεται με το βάθος, επειδή το νερό πάνω από πάνω ζυγίζει κάτω από το νερό κάτω. Η πίεση μπορεί να μετρηθεί με διάφορους τρόπους. Η πίεση του νερού μπορεί εύκολα να υπολογιστεί με μια απλή εξίσωση που περιλαμβάνει βάθος, πυκνότητα και βαρύτητα.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Όσο πιο βαθιά μπαίνετε στο νερό, τόσο περισσότερο νερό είναι πάνω σας - και το βάρος όλου του νερού ασκεί πίεση.
Πίεση και βάθος νερού
Το νερό, όπως όλα τα πράγματα στη Γη, τραβιέται προς τα κάτω από τη δύναμη της βαρύτητας. Κάθε σώμα νερού έχει ένα συγκεκριμένο βάρος, και αυτό το βάρος ωθεί προς τα κάτω σε ό, τι είναι κάτω από αυτό. Η πίεση του νερού είναι το αποτέλεσμα του βάρους όλου του νερού που πιέζεται κάτω από το νερό κάτω. Καθώς πηγαίνετε βαθύτερα σε ένα σώμα νερού, υπάρχει περισσότερο νερό πάνω, και ως εκ τούτου ένα μεγαλύτερο βάρος πιέζει προς τα κάτω. Αυτός είναι ο λόγος που η πίεση του νερού αυξάνεται με το βάθος. Η πίεση εξαρτάται μόνο από το βάθος και είναι η ίδια οπουδήποτε σε ένα δεδομένο βάθος και σε κάθε κατεύθυνση.
Μονάδες πίεσης
Η πίεση μετράται σε μονάδες δύναμης (όπως λίβρες, λίβρες) διαιρούμενη με την περιοχή (τετραγωνικές ίντσες, σε2). Άλλοι τρόποι μέτρησης της πίεσης είναι επίσης συνηθισμένοι. Μια συχνά βολική μονάδα είναι η ατμόσφαιρα, η ατμόσφαιρα, ίση με την πίεση της ατμόσφαιρας στο επίπεδο της θάλασσας. Παραδοσιακά, η πίεση μετριέται χρησιμοποιώντας ένα βαρόμετρο, μια συσκευή στην οποία μια στήλη υγρού (υδράργυρος, τυπικά) ωθείται από την πίεση του αέρα έξω. Εξαιτίας αυτού, η πίεση δίνεται συχνά σε μονάδες χιλιοστών υδραργύρου (mm Hg), που αντιστοιχεί στην μετατόπιση κατά μήκος της στήλης του βαρόμετρου.
Υπολογισμός πίεσης νερού
Ο υπολογισμός της πίεσης του νερού είναι πολύ απλός. Φανταστείτε μια επίπεδη επιφάνεια στο βάθος για την οποία θέλετε να υπολογίσετε την πίεση. Το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να βρείτε το βάρος όλου του νερού πάνω από αυτήν την επιφάνεια και, στη συνέχεια, να το διαιρέσετε με την περιοχή της επιφάνειας.
P = \ frac {W} {Α}
όπουΠείναι πίεση,Δείναι βάρος, καιΕΝΑείναι περιοχή.
Βρίσκοντας το βάρος ενός σώματος νερού
Σε ένα βαρυτικό πεδίο, όπως στην επιφάνεια της Γης, όλα επιταχύνονται προς τα κάτω από τη βαρύτητα της Γης, δίνοντάς της βάρος. Εάν γνωρίζετε τη μάζα ενός αντικειμένου, μπορείτε να βρείτε το βάρος πολλαπλασιάζοντας τη μάζα με την επιτάχυνση λόγω της βαρύτητας. Θυμηθείτε τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα: η δύναμη (βάρος) ισούται με την επιτάχυνση της μάζας φορές (βαρύτητα).
Μπορείτε να βρείτε τη μάζα, ενός σώματος νερού πολλαπλασιάζοντας τον όγκο του, V, με την πυκνότητά του, r.
m = Vr
Τώρα, για να βρείτε το βάρος, πολλαπλασιάστε το με την επιτάχυνση της βαρύτητας, g (περίπου 9,80 m / s2 στην επιφάνεια της Γης).
W = gVr
Βάζοντας τα όλα μαζί
Έχουμε τώρα όλα τα κομμάτια για να βρούμε την πίεση του νερού σε ένα ορισμένο βάθος. Αντικαθιστώντας την εξίσωση μας για το βάρος, W, στην αρχική μας εξίσωση πίεσης, έχουμε:
P = \ frac {gVr} {Α}
V είναι ο όγκος του νερού πάνω από την φανταστική μας επιφάνεια. Θυμηθείτε, ο όγκος είναι απλώς μήκος φορές πλάτος φορές ύψος. Το τμήμα πλάτους μήκους είναι απλώς η περιοχή, Α. Το ύψος είναι το βάθος, d. Έτσι, ο τόμος V μπορεί να ξαναγραφεί ως:
V = dA
Αντικαθιστώντας αυτό στην εξίσωση πίεσης, έχουμε:
P = \ frac {gdAr} {Α}
Τώρα μπορούμε να ακυρώσουμε το Α από πάνω και κάτω για να λάβουμε:
P = gdr
Η πίεση είναι ίση με την επιτάχυνση της βαρύτητας, g, επί το βάθος, d, επί την πυκνότητα του νερού, r. Η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι 9,80 m / s ^ 2 και η πυκνότητα του νερού είναι 1 g / cm ^ 3 ή 1000 kg / m ^ 3. Βάζοντας αυτούς τους αριθμούς, παίρνουμε μια τελική εξίσωση:
P = (d \ κείμενο {σε μέτρα}) \ φορές 9,80 \ φορές 1000