לחץ, בפיזיקה, מחולק בכוח לפי שטח היחידה. כוח, בתורו, הוא זמן המסה תאוצה. זה מסביר מדוע הרפתקן חורף בטוח יותר על קרח בעובי מפוקפק אם הוא נשכב על פני השטח במקום לעמוד זקוף; הכוח שהוא מפעיל על הקרח (המסה שלו כפולת התאוצה כלפי מטה בגלל כוח המשיכה) זהה בשני המקרים, אבל אם הוא שוכב שטוח במקום לעמוד על שתי רגליים, כוח זה מחולק על פני שטח גדול יותר, ובכך מוריד את הלחץ המופעל על קרח.
הדוגמה שלעיל עוסקת בלחץ סטטי - כלומר, שום דבר ב"בעיה "זו אינו זז (ונקווה שזה יישאר כך!). לחץ דינמי שונה, וכולל תנועה של עצמים דרך נוזלים - כלומר נוזלים או גזים - או את זרימת הנוזלים עצמם.
משוואת הלחץ הכללית
כאמור, לחץ הוא כוח מחולק לפי שטח, וכוח הוא המסה כפול תאוצה. מסה (M), עם זאת, ניתן לכתוב גם כתוצר של צפיפות (ρ) ונפח (ו), מכיוון שצפיפות היא רק מסה חלקי נפח. כלומר, מכיוון:
\ rho = \ frac {m} {V} \ text {then} = m = \ rho V.
כמו כן, עבור דמויות גיאומטריות רגילות, נפח מחולק לפי שטח פשוט מניב גובה.
משמעות הדבר היא שעבור, למשל, עמוד נוזל העומד בגליל, לחץ (פ) יכול לבוא לידי ביטוי ביחידות הסטנדרטיות הבאות:
P = {mg \ מעל {1pt} A} = {ρVg \ מעל {1pt} A} = ρg {V \ מעל {1pt} A} = ρgh
פה,חהוא העומק מתחת לפני השטח של הנוזל. זה מגלה שלחץ בכל עומק נוזל למעשה אינו תלוי בכמות הנוזל שיש; אתה יכול להיות במיכל קטן או באוקיינוס, והלחץ תלוי רק בעומק.
לחץ דינמי
נוזלים מן הסתם לא יושבים רק בטנקים; הם נעים, לעתים קרובות נשאבים דרך צינורות כדי להגיע ממקום למקום. נוזלים נעים מפעילים לחץ על עצמים בתוכם בדיוק כפי שעושים נוזלים עומדים, אך המשתנים משתנים.
אולי שמעתם שהאנרגיה הכוללת של אובייקט היא סכום האנרגיה הקינטית שלו (אנרגיית התנועה שלו) והפוטנציאל שלו. אנרגיה (האנרגיה שהיא "אוגרת" בעומס באביב או בהיותה הרבה מעל הקרקע), וכי סך זה נשאר קבוע בסגירה מערכות. באופן דומה, הלחץ הכולל של נוזל הוא הלחץ הסטטי שלו, הניתן על ידי הביטויρghנגזר לעיל, נוסף ללחץ הדינמי שלו, הניתן על ידי הביטוי (1/2)ρv2.
משוואת ברנולי
הסעיף לעיל הוא גזירה של משוואה קריטית בפיזיקה, עם השלכות לכל דבר עובר דרך נוזל או חווה זרימה עצמה, כולל מטוסים, מים במערכת אינסטלציה, או כדור בסיסים. רשמית, זה כן
P_ {total} = ρgh + {1 \ מעל {1pt} 2} ρv ^ 2
המשמעות היא שאם נוזל נכנס למערכת דרך צינור ברוחב נתון ובגובה נתון ועוזב את המערכת דרך צינור ברוחב שונה ובגובה שונה, הלחץ הכולל של המערכת עדיין יכול להישאר קָבוּעַ.
משוואה זו נשענת על מספר הנחות: כי צפיפות הנוזלρאינו משתנה, שזרימת הנוזלים יציבה ושחיכוך אינו גורם. גם עם מגבלות אלה, המשוואה שימושית במיוחד. לדוגמא, ממשוואת ברנולי, אתה יכול לקבוע שכאשר מים עוזבים צינור שיש לו בקוטר קטן יותר מנקודת הכניסה שלו, המים יעברו מהר יותר (וזה כנראה אינטואיטיבי; נהרות מפגינים מהירות גדולה יותר כאשר הם עוברים בערוצים צרים) והלחץ שלה במהירות גבוהה יותר יהיה נמוך (וזה כנראה לא אינטואיטיבי). תוצאות אלו נובעות מהווריאציה במשוואה
P_1 - P_2 = {1 \ מעל {1pt} 2} ρ ({v_2} ^ 2 - {v_1} ^ 2)
לפיכך אם התנאים חיוביים ומהירות היציאה גדולה ממהירות הכניסה (כלומר,v2 > v1), לחץ היציאה חייב להיות נמוך יותר מלחץ הכניסה (כלומר,פ2 < פ1).