לחץ המים עולה עם עומק מכיוון שהמים למעלה מעל מכבידים על המים שמתחת. ניתן למדוד לחץ במגוון דרכים. ניתן לחשב את לחץ המים בקלות בעזרת משוואה פשוטה הכוללת עומק, צפיפות וכוח המשיכה.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
ככל שאתה נכנס עמוק יותר למים, מים יותר מעליך - ומשקלם של כל אותם מים מפעיל לחץ.
לחץ מים ועומק
מים, כמו כל הדברים על פני כדור הארץ, נמשכים מטה בכוח המשיכה. לכל גוף מים יש משקל מסוים, ומשקל זה דוחף כלפי מטה על כל מה שמתחתיו. לחץ מים הוא תוצאה של משקל כל המים שלמעלה הדוחפים את המים שמתחת. ככל שאתה נכנס עמוק יותר לגוף מים, יש יותר מים מעל, ולכן משקל גדול יותר דוחף מטה. זו הסיבה שלחץ המים עולה עם העומק. הלחץ תלוי רק בעומק, והוא זהה בכל מקום בעומק נתון ובכל כיוון.
יחידות לחץ
הלחץ נמדד ביחידות כוח (כגון פאונד, פאונד) חלקי שטח (אינץ 'מרובע, ב2). דרכים אחרות למדידת לחץ נפוצות גם כן. יחידה נוחה לעיתים קרובות היא האטמוספירה, כספומט, השווה ללחץ האטמוספירה בגובה פני הים. באופן מסורתי, הלחץ נמדד באמצעות ברומטר, מכשיר בו טור נוזל (כספית, בדרך כלל) נדחק מעלה על ידי לחץ האוויר שבחוץ. מסיבה זו, לחץ ניתן לעיתים קרובות ביחידות של מילימטר כספית (מ"מ כספית), המקביל לתזוזה לאורך עמוד הברומטר.
חישוב לחץ מים
חישוב לחץ המים הוא מאוד פשוט. דמיין משטח שטוח בעומק שעבורו ברצונך לחשב את הלחץ. כל שעליך לעשות הוא למצוא את משקל כל המים על גבי המשטח ההוא, ואז לחלק אותו לשטח המשטח.
P = \ frac {W} {A}
איפהפזה לחץ,Wהוא משקל, ואהוא אזור.
מציאת משקל גוף מים
בשדה כבידה, כמו על פני כדור הארץ, הכל מואץ כלפי מטה על ידי כוח המשיכה של כדור הארץ, ומעניק לו משקל. אם אתה יודע את המסה של אובייקט, אתה יכול למצוא את המשקל על ידי הכפלת המסה בתאוצה עקב כוח המשיכה. זכרו את החוק השני של ניוטון: כוח (משקל) שווה למסה כפול תאוצה (כוח משיכה).
ניתן למצוא את המסה, m, של גוף מים על ידי הכפלת נפחם, V, בצפיפותם, r.
m = Vr
כעת, כדי למצוא את המשקל, הכפל אותו בתאוצת הכבידה, g (כ 9.80 מ '/ ש 2 על פני כדור הארץ).
W = gVr
לשים את הכל ביחד
כעת יש לנו את כל החלקים למצוא את לחץ המים בעומק מסוים. החלפת המשוואה שלנו למשקל W, למשוואת הלחץ המקורית שלנו, נקבל:
P = \ frac {gVr} {A}
V הוא נפח המים מעל פני השטח המדומיינים שלנו. זכור, נפח הוא רק אורך כפול רוחב כפול גובה. החלק אורך כפול רוחב הוא פשוט השטח, A. הגובה הוא העומק, ד. אז ניתן לשכתב את עוצמת הקול V כ:
V = dA
החלפת זה למשוואת הלחץ שלנו, אנו מקבלים:
P = \ frac {gdAr} {A}
כעת נוכל לבטל את ה- A מלמעלה ולמטה כדי לקבל:
P = gdr
לחץ שווה לתאוצת הכבידה, g, כפול העומק, d, כפול צפיפות המים, r. תאוצת הכבידה היא 9.80 מ '/ ש ^ 2, וצפיפות המים היא 1 גרם / ס"מ ^ 3, או 1000 ק"ג / מ' ^ 3. אם מכניסים את המספרים הללו, אנו מקבלים משוואה סופית של:
P = (ד \ טקסט {במטרים}) \ פעמים 9.80 \ פעמים 1000