Als je naar het weer kijkt, als je bent zoals de meeste mensen, zijn de dingen die je kleding bepalen het meest geïnteresseerd: of je nu wel of niet neerslag van een soort zal waarschijnlijk uit de lucht vallen tijdens uw blootstelling aan de buitenlucht, wat de luchttemperatuur is en of het is winderig.
Afhankelijk van waar je woont en de tijd van het jaar, kun je ook (soms met angst) kijken om het familielid te zien vochtigheidsniveau, om ervoor te zorgen dat u voldoende gehydrateerd bent voor het zweten dat waarschijnlijk zal volgen bij een high lezing.
De meeste mensen zijn zich bewust van het fenomeen atmosferische (meestal barometrische druk genoemd) omdat ze het als een standaardfunctie horen noemen weersvoorspellingen, maar de meeste mensen komen niet zo ver als te onderzoeken wat de relatie is, en waarom de lucht drukveranderingen ervaart bij alle. Blazen de winden niet horizontaal, terwijl de druk van bovenaf wordt gemeten als een soort "duwen"?
Druk is een grootheid in de natuurkunde die van toepassing is op bijna elk denkbaar fysiek proces. Het heeft betrekking op kracht
F naar gebied EEN in een groot aantal contexten, wordt wiskundig uitgedrukt en gedefinieerd in zijn eenvoudigste vorm als: P = F/A. Het speelt een bijzonder vitale rol op het gebied van vloeistofdynamica. (Een vloeistof bestaat uit materie in vloeibare of gasvormige toestand.) De atmosfeer om je heen is een vloeistof en oefent veel meer druk uit op jou en al het andere dan je zou denken.Wat is druk?
Formeel is druk een maat voor het effect van de verspreiding van dwingen (gemeten in newton, of N, in het standaard internationale meetsysteem) over een reëel of wiskundig gedefinieerd oppervlak (gemeten in vierkante meters of m2). U bent misschien al fysieke problemen tegengekomen waarbij een kracht (zoals de zwaartekracht of uzelf) inwerkt en beweegt een object met massa, maar druk is anders omdat het in feite de verdunning of concentratie van. beschrijft dwingen.
-
Stel je twee verschillende stevige dozen voor, elk met een volume V van 10 m3 (kubieke meter) en gevuld met een uniform vast materiaal met een dichtheid ρ
de helft van die van water, of 0,5 kg/L, of (500 kg/m3). De ene doos is 1 m lang, 1 m breed en 10 m hoog, terwijl de andere 2,5 m lang, 2,5 m breed en 1,6 m hoog is. Geen van beide dozen mag vanuit zijn positie worden gedraaid. Als je zeker wilt zijn van een oud ogend platform in de buurt? kon ondersteuning een van beide box, maar kon slechts een van de twee kiezen om dit te bevestigen, welke zou u kiezen?
De massa's van de objecten zijn hetzelfde omdat hun volumes en dichtheden hetzelfde zijn (ρ = m/V, dus m = ρV = (500 kg/m3)(10 m3) = 5.000 kg. Aangezien de versnelling als gevolg van de zwaartekracht op het aardoppervlak 9,8 m/s is2, de kracht (of het gewicht) van elke doos is daarom (5.000 kg) (9,8 m/s2) = 49.000 N.
Vergelijk echter de oppervlakken waarover deze respectieve massa's zijn verdeeld: De eerste doos heeft een basis (lengte maal breedte) van 1 m × 1 m = 1 m2, terwijl de andere bak een bodem heeft van 2,5 × 2,5 = 6,25 m2. Aangezien de druk gelijk is aan de kracht gedeeld door het oppervlak, zal de smalle doos, met minder dan een zesde van het basisoppervlak om mee te werken als de tweede doos, 6,25 keer zoveel druk op het platform zoals zijn partner dat wil. Dus als het gammele platform de eerste doos kan dragen, moet het de tweede ook alleen kunnen dragen - op voorwaarde dat je ze daar kunt optillen!
Drukeenheden en terminologie
In het bovenstaande voorbeeld is de druk van de eerste doos op elk oppervlak waarop deze rust (49.000 N)/(1 m)2) en die van de tweede is (49.000 N) (6,25 m2). De drukeenheid in het standaardsysteem is dus de N/m2, beter bekend als de pascal (Pa). Omdat dit in de echte wereld zo'n kleine hoeveelheid blijkt te zijn, wordt de kilopascal (kPa) veel vaker gebruikt.
De druk van de atmosfeer aan het aardoppervlak is ongeveer is101.325 Pa, of 101,3 kPa. Door de manier waarop mensen de druk bepalen, zijn er echter een aantal andere eenheden in het dagelijks gebruik. Een is de is torr, ook bekend als millimeter kwik (mm Hg). (Alle nieuwsgierigheid die je hebt over waarom dit metaal is geselecteerd, zal zo worden beantwoord.) 101,3 kPa, ook wel 1 atm genoemd ter referentie, komt volgens deze norm overeen met 760 torr. Aangezien 1 inch = 25,4 mm, 760 mm Hg = (760/25,4) = 29,92 in Hg. Tenslotte 1 millibar = 0,001 atm, dus atmosferische druk in millibar = 1.013 mbar.
Tot slot, hoe zit het met die ponden per vierkante inch (psi of lb/in2) meestal gebruikt voor het meten van de bandenspanning in de Verenigde Staten? Na het aanroepen van de conversies tussen lb en kg en tussen in en m, kunt u aantonen dat 101,3 kPa = 14,7 lb/in2. Gezien het feit dat de aanbevolen minimale bandenspanning voor auto's slechts ongeveer 30 psi is, wat suggereert dit dan over uw intuïtie met betrekking tot het "verwaarloosbare" gewicht, en dus de druk, van lucht?
Hoe druk wordt gemeten
EEN manometer is een apparaat dat de luchtdruk meet met behulp van een container met een "U"-vormige buis die aan een of beide uiteinden open is. In een gesloten manometer wordt een gasmonster in één uiteinde ingebracht, dat vervolgens wordt afgedekt. Vervolgens wordt een vloeistof met een bekende dichtheid in het andere uiteinde gegoten. De vloeistof stopt met bewegen wanneer de druk van het gas opgesloten tussen de dop en de vloeistof samen met de druk bij de onderkant van de vloeistofkolom aan die kant komt overeen met de luchtdruk plus de druk van de vloeistofkolom op de open kant.
De hoogte van de vloeistof aan de open zijde zal zijn side hoger aan die kant wanneer de luchtdruk lager is dan de gasdruk en lager aan de open zijde wanneer de luchtdruk de gasdruk overschrijdt. Dit hoogteverschil kunt u gebruiken om de gasdruk te berekenen.
Aangezien P = F/A = mg/A, m = ρV en V = Ah voor een cilindrische buis (d.w.z. volume = oppervlakte maal hoogte), is het kan worden aangetoond dat de druk gecreëerd door een verticale vloeistofkolom ρgh is, waarbij h = hoogte in meter. Deze druk vertegenwoordigt het positieve of negatieve verschil tussen de gasdruk en de atmosferische druk.
-
Mens- is de Latijnse wortel voor het woord dat hand betekent", waar ook "manipuleren" vandaan komt; een gemakkelijke manier om het concept van druk over te brengen, indien beperkt tot non-verbale taal, zou zijn om je hand te gebruiken om zachtjes tegen die van een ander te drukken.
- EEN barometer is een type manometer dat specifiek wordt gebruikt om de atmosferische druk te meten.
- Het handmatige apparaat dat wordt gebruikt om de bloeddruk in een zorginstelling te meten, wordt een bloeddrukmeter, met sphyg- losjes vertalen naar "knijpen". Dit komt omdat een manchet tot een niveau tegen de arm moet worden opgeblazen bovenstaande lichaamsbloeddruk om deze goed te kunnen meten; ze moeten letterlijk in je arm knijpen om dit te doen.
Druk en weer
Atmosferische druk is niet constant en varieert binnen een typisch bereik, net als temperatuur en andere geofysische grootheden. Een aparte discussie op zich, deze druk is een betrouwbare indicator van naderend weer. Wanneer een lagedruksysteem een gebied binnenkomt, is het resultaat meestal bewolking, wind en neerslag, terwijl a hogedruksysteem produceert meestal mooi en rustig weer. (Begrijp je dat? "Hoge druk" eindigt op "rustig"... alleen in de gekke wereld van de natuurkunde!)