Trykk, i fysikk, er kraft delt på enhetsareal. Kraft er i sin tur massetid akselerasjon. Dette forklarer hvorfor en vintereventyrer er tryggere på is med tvilsom tykkelse hvis han legger seg på overflaten i stedet for å stå oppreist; kraften han utøver på isen (massen hans ganger akselerasjonen nedover på grunn av tyngdekraften) er den samme i begge tilfeller, men hvis han er liggende flatt i stedet for å stå på to føtter, fordeles denne kraften over et større område, og derved senker trykket på is.
Ovennevnte eksempel handler om statisk trykk - det vil si at ingenting i dette "problemet" beveger seg (og forhåpentligvis forblir det slik!). Dynamisk trykk er forskjellig, og involverer bevegelse av objekter gjennom væsker - det vil si væsker eller gasser - eller selve væskestrømmen.
Den generelle trykkligningen
Som nevnt er trykk kraft delt på område, og kraft er masse ganger akselerasjon. Messe (m) kan imidlertid også skrives som et produkt av tetthet (ρ) og volum (V), siden tetthet bare er masse delt på volum. Det vil si siden:
\ rho = \ frac {m} {V} \ text {deretter} = m = \ rho V.
Også for vanlige geometriske figurer gir volum delt på areal ganske enkelt høyden.
Dette betyr at for eksempel en væskesøyle som står i en sylinder, trykk (P) kan uttrykkes i følgende standardenheter:
P = {mg \ over {1pt} A} = {ρVg \ over {1pt} A} = ρg {V \ over {1pt} A} = ρgh
Her,her dybden under væskeoverflaten. Dette avslører at trykk i en hvilken som helst væskedyp faktisk ikke avhenger av hvor mye væske det er; du kan være i en liten tank eller i havet, og trykket avhenger bare av dybden.
Dynamisk trykk
Væsker sitter åpenbart ikke bare i tanker; de beveger seg, blir ofte pumpet gjennom rør for å komme seg fra sted til sted. Flytende væsker utøver trykk på gjenstander i dem akkurat som stående væsker, men variablene endres.
Du har kanskje hørt at den totale energien til et objekt er summen av dets kinetiske energi (energien til bevegelsen) og potensialet energi (energien den "lagrer" under vårbelastning eller ligger langt over bakken), og at denne totalen forblir konstant i lukket systemer. Tilsvarende er det totale trykket til en væske dens statiske trykk, gitt av uttrykketρghavledet ovenfor, lagt til det dynamiske trykket, gitt av uttrykket (1/2)ρv2.
Bernoulli-ligningen
Ovennevnte avsnitt er en avledning av en kritisk ligning i fysikk, med implikasjoner for alt som beveger seg gjennom en væske eller opplever strømmen selv, inkludert fly, vann i et rørsystem, eller baseball. Formelt sett er det det
P_ {total} = ρgh + {1 \ over {1pt} 2} ρv ^ 2
Dette betyr at hvis en væske kommer inn i et system gjennom rør med en gitt bredde og i en gitt høyde og forlater systemet gjennom et rør med en annen bredde og i en annen høyde, kan systemets totale trykk fortsatt være konstant.
Denne ligningen er avhengig av en rekke antakelser: At væskens tetthetρendres ikke, at væskestrømmen er jevn, og at friksjon ikke er en faktor. Selv med disse begrensningene er ligningen usedvanlig nyttig. Fra Bernoulli-ligningen kan du for eksempel bestemme at når vann forlater en kanal som har en mindre diameter enn inngangspunktet gjør, vil vannet bevege seg raskere (noe som sannsynligvis er intuitiv; elver viser større hastighet når de passerer gjennom trange kanaler), og trykket ved høyere hastighet vil være lavere (noe som sannsynligvis ikke er intuitivt). Disse resultatene følger av variasjonen i ligningen
P_1 - P_2 = {1 \ over {1pt} 2} ρ ({v_2} ^ 2 - {v_1} ^ 2)
Dermed hvis vilkårene er positive og utgangshastigheten er større enn inngangshastigheten (det vil siv2 > v1), må utgangstrykket være lavere enn inngangstrykket (det vil siP2 < P1).