La presión del agua aumenta con la profundidad porque el agua de arriba pesa sobre el agua de abajo. La presión se puede medir de diversas formas. La presión del agua se puede calcular fácilmente con una ecuación simple que involucra profundidad, densidad y gravedad.
TL; DR (demasiado largo; No leí)
Cuanto más se adentra en el agua, más agua hay sobre usted, y el peso de toda esa agua ejerce presión.
Presión y profundidad del agua
El agua, como todas las cosas en la Tierra, es empujada hacia abajo por la fuerza de la gravedad. Cada cuerpo de agua tiene un cierto peso, y este peso empuja hacia abajo todo lo que está debajo de él. La presión del agua es el resultado del peso de toda el agua de arriba empujando hacia abajo el agua de abajo. A medida que te adentras en un cuerpo de agua, hay más agua arriba y, por lo tanto, un mayor peso empujando hacia abajo. Esta es la razón por la que la presión del agua aumenta con la profundidad. La presión depende solo de la profundidad y es la misma en cualquier lugar a una profundidad determinada y en todas las direcciones.
Unidades de presión
La presión se mide en unidades de fuerza (como libras, lb) dividida por el área (pulgadas cuadradas, en2). También son comunes otras formas de medir la presión. Una unidad a menudo conveniente es la atmósfera, atm, igual a la presión de la atmósfera al nivel del mar. Tradicionalmente, la presión se mide con un barómetro, un dispositivo en el que una columna de líquido (mercurio, típicamente) es empujada hacia arriba por la presión del aire exterior. Debido a esto, la presión a menudo se expresa en unidades de milímetros de mercurio (mm Hg), lo que corresponde al desplazamiento a lo largo de la columna del barómetro.
Calcular la presión del agua
El cálculo de la presión del agua es muy sencillo. Imagine una superficie plana a la profundidad para la que desea calcular la presión. Todo lo que tienes que hacer es encontrar el peso de toda el agua sobre esa superficie y luego dividirlo por el área de la superficie.
P = \ frac {W} {A}
dóndePAGes la presión,Wes el peso, yAes área.
Hallar el peso de una masa de agua
En un campo gravitacional, como en la superficie de la Tierra, todo es acelerado hacia abajo por la gravedad de la Tierra, lo que le da peso. Si conoce la masa de un objeto, puede encontrar el peso multiplicando la masa por la aceleración debida a la gravedad. Recuerde la segunda ley de Newton: la fuerza (peso) es igual a la masa por la aceleración (gravedad).
Puede encontrar la masa, m, de una masa de agua multiplicando su volumen, V, por su densidad, r.
m = Vr
Ahora, para encontrar el peso, multiplíquelo por la aceleración gravitacional, g (aproximadamente 9,80 m / s2 en la superficie de la Tierra).
W = gVr
Poniendolo todo junto
Ahora tenemos todas las piezas para encontrar la presión del agua a cierta profundidad. Sustituyendo nuestra ecuación por el peso, W, en nuestra ecuación de presión original, obtenemos:
P = \ frac {gVr} {A}
V es el volumen de agua sobre nuestra superficie imaginada. Recuerde, el volumen es solo largo por ancho por alto. La porción de largo por ancho es simplemente el área, A. La altura es la profundidad, d. Entonces, el volumen V se puede reescribir como:
V = dA
Sustituyendo esto en nuestra ecuación de presión, obtenemos:
P = \ frac {gdAr} {A}
Ahora podemos cancelar la A de la parte superior e inferior para obtener:
P = rda
La presión es igual a la aceleración gravitacional, g, multiplicada por la profundidad, d, multiplicada por la densidad del agua, r. La aceleración gravitacional es 9.80 m / s ^ 2 y la densidad del agua es 1 g / cm ^ 3, o 1000 kg / m ^ 3. Al poner estos números, obtenemos una ecuación final de:
P = (d \ text {en metros}) \ times 9.80 \ times 1000