Tekanan, dalam fisika, adalah gaya dibagi dengan satuan luas. Gaya, pada gilirannya, adalah massa kali percepatan. Ini menjelaskan mengapa petualang musim dingin lebih aman di atas es dengan ketebalan yang meragukan jika dia berbaring di permukaan daripada berdiri tegak; gaya yang dia berikan pada es (massanya dikalikan percepatan ke bawah karena gravitasi) adalah sama dalam kedua kasus, tetapi jika dia berbaring datar daripada berdiri dengan dua kaki, gaya ini didistribusikan ke area yang lebih luas, sehingga menurunkan tekanan yang ditempatkan pada Es.
Contoh di atas berkaitan dengan tekanan statis – yaitu, tidak ada apa pun dalam "masalah" ini yang bergerak (dan semoga tetap seperti itu!). Tekanan dinamis berbeda, melibatkan gerakan benda melalui cairan - yaitu, cairan atau gas - atau aliran cairan itu sendiri.
Persamaan Tekanan Umum
Seperti dicatat, tekanan adalah gaya dibagi luas, dan gaya adalah massa dikalikan percepatan. Massa (saya), bagaimanapun, juga dapat ditulis sebagai produk kepadatan (ρ) dan volume (V), karena densitas hanyalah massa dibagi volume. Yaitu sejak:
\rho=\frac{m}{V}\text{ lalu } = m=\rho V
Juga, untuk bangun geometri biasa, volume dibagi dengan luas hanya menghasilkan tinggi.
Ini berarti bahwa untuk, katakanlah, kolom fluida yang berdiri di dalam silinder, tekanan (P) dapat dinyatakan dalam satuan standar berikut:
P = {mg \above{1pt}A} = {ρVg \above{1pt}A}= g{V \above{1pt}A} = gh
Sini,hadalah kedalaman di bawah permukaan fluida. Hal ini menunjukkan bahwa tekanan pada setiap kedalaman fluida sebenarnya tidak bergantung pada seberapa banyak fluida yang ada; Anda bisa berada di tangki kecil atau laut, dan tekanan hanya bergantung pada kedalaman.
Tekanan Dinamis
Cairan jelas tidak hanya duduk di tangki; mereka bergerak, sering kali dipompa melalui pipa untuk berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Fluida yang bergerak memberikan tekanan pada objek di dalamnya seperti halnya fluida yang berdiri, tetapi variabelnya berubah.
Anda mungkin pernah mendengar bahwa energi total suatu benda adalah jumlah energi kinetiknya (energi geraknya) dan potensialnya energi (energi yang "disimpan" dalam pemuatan pegas atau berada jauh di atas tanah), dan jumlah ini tetap konstan dalam keadaan tertutup sistem. Demikian pula, tekanan total fluida adalah tekanan statisnya, yang diberikan oleh ekspresighditurunkan di atas, ditambahkan ke tekanan dinamis, diberikan oleh ekspresi (1/2)v2.
Persamaan Bernoulli
Bagian di atas adalah turunan dari persamaan kritis dalam fisika, dengan implikasi untuk apa pun yang bergerak melalui fluida atau mengalami aliran itu sendiri, termasuk pesawat terbang, air dalam sistem perpipaan, atau bisbol. Secara formal, itu adalah
P_{total} = gh + {1 \di atas{1pt}2} v^2
Ini berarti bahwa jika suatu fluida memasuki suatu sistem melalui pipa dengan lebar dan ketinggian tertentu dan meninggalkan sistem melalui pipa dengan lebar yang berbeda dan pada ketinggian yang berbeda, tekanan total sistem masih dapat tetap konstan.
Persamaan ini bergantung pada sejumlah asumsi: Bahwa densitas fluidaρtidak berubah, aliran fluida itu tetap, dan gesekan itu bukan faktor. Bahkan dengan pembatasan ini, persamaan ini sangat berguna. Misalnya, dari persamaan Bernoulli, Anda dapat menentukan bahwa ketika air meninggalkan saluran yang memiliki diameter lebih kecil dari titik masuknya, air akan bergerak lebih cepat (yang mungkin intuitif; sungai menunjukkan kecepatan yang lebih besar ketika melewati saluran sempit) dan tekanannya pada kecepatan yang lebih tinggi akan lebih rendah (yang mungkin tidak intuitif). Hasil ini mengikuti dari variasi pada persamaan
P_1 - P_2 = {1 \di atas{1pt}2}ρ({v_2}^2 - {v_1}^2)
Jadi jika istilahnya positif dan kecepatan keluar lebih besar dari kecepatan masuk (yaitu,v2 > v1), tekanan keluar harus lebih rendah dari tekanan masuk (yaitu,P2 < P1).