Pressione idrostatica, ovvero la pressione che un fluido esercita all'equilibrio in un certo punto del fluido dovuto alla gravità, aumenta a profondità inferiori poiché il fluido può esercitare più forza dal liquido sopra quello punto.
È possibile calcolare la pressione idrostatica del liquido in un serbatoio come la forza per area per l'area del fondo del serbatoio data da pressione = unità di forza/area. In questo caso, la forza sarebbe il peso che il liquido esercita sul fondo del serbatoio per gravità.
Se vuoi trovare la forza netta quando conosci l'accelerazione e la massa, puoi calcolarla comeF = ma, secondo la seconda legge di Newton. Per la gravità, l'accelerazione è la costante di accelerazione gravitazionale,g. Ciò significa che puoi calcolare questa pressione come
P=\frac{mg}{A}
per una massamin chilogrammi, areaUNin piedi2 o m2, egcome la costante gravitazionale di accelerazione (9,81 m/s2, 32,17405 piedi/s2).
Questo ti dà un modo approssimativo di determinare le forze tra le particelle per il liquido nel serbatoio, ma presuppone che la forza dovuta alla gravità sia una misura accurata della forza tra le particelle che causa pressione.
Se vuoi prendere in considerazione maggiori informazioni usando la densità del fluido, puoi calcolare la pressione idrostatica di un liquido usando la formulaP = ρ g hin qualePè la pressione idrostatica del liquido (in N/m2, Pa, libbre/piedi2, o psf),ρ("rho") è la densità del liquido (kg/m3 o lumache/ft3), gè l'accelerazione gravitazionale (9,81 m/s2, 32,17405 piedi/s2) ehè l'altezza della colonna del fluido o la profondità in cui viene misurata la pressione.
Fluido per formula di pressione
Le due formule sembrano simili perché sono lo stesso principio. Puoi derivareP = ρ g ha partire dalP = mg/Autilizzando i seguenti passaggi per ottenere la formula della pressione per i fluidi:
- P = mg/A
- P = ρgV /A: sostituire massamcon densitàρvolte il volumeV.
- P = ρ g h: sostituireV/Acon altezzahperchéV = A x h.
Per il gas in un serbatoio, puoi determinare la pressione usando la legge del gas idealePV = nRTper la pressionePin atmosfere (atm), volumeVin m3, numero di molin, costante del gasR8,314 J/(molK) e temperaturaTin Kelvin. Questa formula tiene conto delle particelle disperse in un gas che dipendono dalle quantità di pressione, volume e temperatura.
Formula della pressione dell'acqua
Per acqua di 1000 kg/m3 che ha un oggetto a 4 km di profondità, puoi calcolare questa pressione come
P = 1000\testo{ kg/m}^3 \times 9.8\testo{ m/s}^2 \times 4000\testo{ m} = 39200000\testo{ N/m}^2
come esempio uso della formula della pressione dell'acqua.
La formula per la pressione idrostatica può essere applicata a superfici e aree. In questo caso, puoi usare la formula direttaP = FA/LAper pressione, forza e area.
Questi calcoli sono centrali in molte aree di ricerca in fisica e ingegneria. Nella ricerca medica, scienziati e medici possono utilizzare questa formula della pressione dell'acqua per determinare il pressione idrostatica dei fluidi nei vasi sanguigni come il plasma sanguigno o i fluidi sulle pareti del sangue navi.
La pressione idrostatica nei vasi sanguigni è la pressione esercitata dal fluido intravascolare (cioè plasma sanguigno) o dal fluido extravascolare sulla parete (cioè endotelio) del vaso sanguigno negli organi umani come i reni e il fegato quando si eseguono diagnosi o si studia la fisiologia umana.
Le forze idrostatiche che guidano l'acqua in tutto il corpo umano sono generalmente misurate utilizzando la forza di filtrazione che il la pressione idrostatica capillare utilizza contro la pressione dei tessuti che circondano i capillari quando si pompa il sangue in tutto il corpo.