La pressione dell'acqua aumenta con la profondità perché l'acqua in alto grava sull'acqua sottostante. La pressione può essere misurata in vari modi. La pressione dell'acqua può essere facilmente calcolata con una semplice equazione che coinvolge profondità, densità e gravità.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
Più in profondità vai nell'acqua, più acqua è sopra di te e il peso di tutta quell'acqua esercita una pressione.
Pressione e profondità dell'acqua
L'acqua, come tutte le cose sulla Terra, è tirata verso il basso dalla forza di gravità. Ogni corpo d'acqua ha un certo peso, e questo peso spinge verso il basso tutto ciò che è al di sotto di esso. La pressione dell'acqua è il risultato del peso di tutta l'acqua sovrastante che spinge verso il basso l'acqua sottostante. Man mano che vai più in profondità in un corpo d'acqua, c'è più acqua sopra e quindi un peso maggiore che spinge verso il basso. Questo è il motivo per cui la pressione dell'acqua aumenta con la profondità. La pressione dipende solo dalla profondità ed è la stessa ovunque a una data profondità e in ogni direzione.
Unità di pressione
La pressione viene misurata in unità di forza (come libbre, libbre) divise per area (pollici quadrati, in2). Sono comuni anche altri modi per misurare la pressione. Un'unità spesso conveniente è l'atmosfera, atm, uguale alla pressione dell'atmosfera a livello del mare. Tradizionalmente, la pressione viene misurata utilizzando un barometro, un dispositivo in cui una colonna di liquido (di solito mercurio) viene spinta verso l'alto dalla pressione dell'aria esterna. Per questo motivo, la pressione è spesso espressa in unità di millimetri di mercurio (mm Hg), corrispondenti allo spostamento lungo la colonna del barometro.
Calcolo della pressione dell'acqua
Il calcolo della pressione dell'acqua è molto semplice. Immagina una superficie piana alla profondità per la quale vuoi calcolare la pressione. Tutto quello che devi fare è trovare il peso di tutta l'acqua sopra quella superficie, quindi dividerlo per l'area della superficie.
P=\frac{W}{A}
dovePè la pressione,Wè il peso, eUNè zona.
Trovare il peso di un corpo d'acqua
In un campo gravitazionale, come sulla superficie terrestre, tutto viene accelerato verso il basso dalla gravità terrestre, dandogli peso. Se conosci la massa di un oggetto, puoi trovare il peso moltiplicando la massa per l'accelerazione di gravità. Ricorda la seconda legge di Newton: la forza (peso) è uguale alla massa per l'accelerazione (gravità).
Puoi trovare la massa, m, di un corpo d'acqua moltiplicando il suo volume, V, per la sua densità, r.
m=Vr
Ora, per trovare il peso, moltiplicalo per l'accelerazione gravitazionale, g (circa 9,80 m/s2 sulla superficie terrestre).
W=gVr
Mettere tutto insieme
Ora abbiamo tutti i pezzi per trovare la pressione dell'acqua a una certa profondità. Sostituendo la nostra equazione per il peso, W, nella nostra equazione di pressione originale, otteniamo:
P=\frac{gVr}{A}
V è il volume dell'acqua sopra la nostra superficie immaginata. Ricorda, il volume è solo lunghezza per larghezza per altezza. La porzione lunghezza per larghezza è semplicemente l'area, A. L'altezza è la profondità, d. Quindi, il volume V può essere riscritto come:
V=dA
Sostituendo questo nella nostra equazione di pressione, otteniamo:
P=\frac{gdAr}{A}
Ora possiamo cancellare la A dall'alto e dal basso per ottenere:
P=gdr
La pressione è uguale all'accelerazione gravitazionale, g, per la profondità, d, per la densità dell'acqua, r. L'accelerazione gravitazionale è 9,80 m/s^2 e la densità dell'acqua è 1 g/cm^3 o 1000 kg/m^3. Mettendo questi numeri, otteniamo un'equazione finale di:
P=(d\text{ in metri})\times 9.80\times 1000