Fizikoje slėgis yra padalijamas iš ploto vieneto. Jėga savo ruožtu yra masės kartų pagreitis. Tai paaiškina, kodėl žiemos nuotykių ieškotojas yra saugesnis ant abejotino storio ledo, jei jis atsigula ant paviršiaus, o ne stovi vertikaliai; jėga, kurią jis daro ant ledo (jo masė yra didesnė už greitėjimą žemyn dėl gravitacijos), abiem atvejais yra vienoda, bet jei jis yra gulint plokščia, o ne stovint ant dviejų kojų, ši jėga pasiskirsto didesniame plote, taip sumažinant slėgį ledas.
Aukščiau pateiktame pavyzdyje kalbama apie statinį slėgį - tai yra, niekas šioje „problemoje“ nejuda (ir tikiuosi, kad taip ir liks!). Dinaminis slėgis yra kitoks, susijęs su objektų judėjimu skysčiais - ty skysčiais ar dujomis - arba pačių skysčių srautu.
Bendroji slėgio lygtis
Kaip pažymėta, slėgis yra jėga, padalyta iš ploto, o jėga yra masė ir pagreitis. Mišios (m), tačiau taip pat galima parašyti kaip tankio sandaugą (ρ) ir tūris (V), nes tankis yra tik masė, padalyta iš tūrio. Tai yra, kadangi:
\ rho = \ frac {m} {V} \ text {tada} = m = \ rho V
Be to, įprastoms geometrinėms figūroms tūris, padalytas iš ploto, tiesiog duoda aukštį.
Tai reiškia, kad, tarkime, cilindre stovinčiai skysčio kolonai, slėgis (P) gali būti išreikštas šiais standartiniais vienetais:
P = {mg \ virš {1pt} A} = {ρVg \ aukščiau {1pt} A} = ρg {V \ virš {1pt} A} = ρgh
Čiahyra gylis žemiau skysčio paviršiaus. Tai atskleidžia, kad slėgis bet kuriame skysčio gylyje iš tikrųjų nepriklauso nuo skysčių kiekio; galėtumėte būti mažame rezervuare ar vandenyne, o slėgis priklauso tik nuo gylio.
Dinaminis slėgis
Skysčiai akivaizdžiai sėdi ne tik tankuose; jie juda, dažnai pumpuojami per vamzdžius, kad patektų iš vietos. Judantys skysčiai daro spaudimą objektams, esantiems juose, kaip ir stovintys skysčiai, tačiau kintamieji keičiasi.
Galbūt girdėjote, kad bendra objekto energija yra jo kinetinės energijos (judesio energijos) ir jo potencialo suma energijos (energija, kurią ji „kaupia“ pavasarį pakraunant arba esant toli virš žemės), ir kad ši suma lieka pastovi uždaroje būsenoje sistemas. Panašiai bendras skysčio slėgis yra jo statinis slėgis, pateiktas išraiškaρghgautas aukščiau, pridedamas prie jo dinaminio slėgio, kurį suteikia išraiška (1/2)ρv2.
Bernulli lygtis
Ankstesnis skyrius yra kritinės fizikos lygties išvedimas, turintis reikšmės viskam juda skysčiu arba pats patiria srautą, įskaitant orlaivį, vandenį vandentiekio sistemoje arba beisbolo kamuoliai. Formaliai taip yra
P_ {total} = ρgh + {1 \ virš {1pt} 2} ρv ^ 2
Tai reiškia, kad jei skystis patenka į sistemą per tam tikro pločio ir tam tikro aukščio vamzdį ir palieka sistemą per skirtingo pločio ir aukščio vamzdį vis tiek gali likti bendras sistemos slėgis pastovus.
Ši lygtis remiasi daugybe prielaidų: kad skysčio tankisρnesikeičia, skysčio srautas yra pastovus ir trintis nėra veiksnys. Net ir laikantis šių apribojimų, lygtis yra nepaprastai naudinga. Pavyzdžiui, iš Bernoulli lygties galite nustatyti, kad kai vanduo palieka kanalą, kuriame yra a mažesnio skersmens nei jo įėjimo taškas, vanduo keliaus greičiau (ko gero intuityvus; upės demonstruoja didesnį greitį eidamos siaurais kanalais), o jo slėgis didesniu greičiu bus mažesnis (kas tikriausiai nėra intuityvi). Šie rezultatai išplaukia iš lygties kitimo
P_1 - P_2 = {1 \ virš {1pt} 2} ρ ({v_2} ^ 2 - {v_1} ^ 2)
Taigi, jei sąlygos yra teigiamos, o išėjimo greitis yra didesnis nei įėjimo greitis (tai yra,v2 > v1), išėjimo slėgis turi būti mažesnis už įėjimo slėgį (tai yraP2 < P1).