Vanntrykket øker med dybden fordi vannet oppover tynger på vannet nedenfor. Trykk kan måles på en rekke måter. Vanntrykket kan enkelt beregnes med en enkel ligning som involverer dybde, tetthet og tyngdekraft.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Jo dypere du går i vannet, jo mer vann er over deg - og vekten av alt det vannet påfører trykk.
Vanntrykk og dybde
Vann, som alle ting på jorden, trekkes nedover av tyngdekraften. Hver vannkropp har en viss vekt, og denne vekten skyver nedover på det som er under det. Vanntrykk er resultatet av at vekten av alt vannet over presser ned på vannet under. Når du går dypere ned i en vannkilde, er det mer vann over, og derfor en større vekt som skyver ned. Dette er grunnen til at vanntrykket øker med dybden. Trykket avhenger bare av dybden, og er det samme hvor som helst på en gitt dybde og i alle retninger.
Enheter av trykk
Trykk måles i kraftenheter (for eksempel pund, lb.) delt på areal (kvadrat inches, in2). Andre måter å måle trykk på er også vanlige. En ofte praktisk enhet er atmosfæren, minibanken, lik trykket fra atmosfæren ved havnivå. Tradisjonelt måles trykket ved hjelp av et barometer, en enhet der en væskesøyle (vanligvis kvikksølv) skyves opp av lufttrykket utenfor. På grunn av dette blir det ofte gitt trykk i enheter kvikksølv (mm Hg), tilsvarende forskyvningen langs barometerets kolonne.
Beregning av vanntrykk
Beregningen av vanntrykk er veldig grei. Se for deg en flat overflate i dybden du vil beregne trykket for. Alt du trenger å gjøre er å finne vekten av alt vannet på overflaten, og deretter dele det med overflaten.
P = \ frac {W} {A}
hvorPer press,Wer vekt, ogENer område.
Finne vekten av en vannkropp
I et gravitasjonsfelt, som på jordens overflate, akselereres alt nedover av jordens tyngdekraft, og gir den vekt. Hvis du kjenner massen til et objekt, kan du finne vekten ved å multiplisere massen med akselerasjonen på grunn av tyngdekraften. Husk Newtons andre lov: kraft (vekt) er lik masse ganger akselerasjon (tyngdekraft).
Du kan finne massen, m, av en vannmasse ved å multiplisere volumet, V, med dens tetthet, r.
m = Vr
For å finne vekten, multipliser den med gravitasjonsakselerasjonen, g (ca. 9,80 m / s2 på jordoverflaten).
W = gVr
Sette alt sammen
Vi har nå alle delene for å finne vanntrykket på en viss dybde. Ved å erstatte vekten, W, i vår opprinnelige trykkligning, får vi:
P = \ frac {gVr} {A}
V er volumet av vannet over vår forestilte overflate. Husk at volum er bare lengde ganger bredde ganger høyde. Lengden ganger bredden delen er ganske enkelt området, A. Høyden er dybden, d. Så volumet V kan skrives om som:
V = dA
Ved å erstatte dette i vår trykkligning får vi:
P = \ frac {gdAr} {A}
Nå kan vi avbryte A ut av toppen og bunnen for å få:
P = gdr
Trykk er lik gravitasjonsakselerasjonen, g, ganger dybden, d, ganger tettheten av vann, r. Gravitasjonsakselerasjonen er 9,80 m / s ^ 2, og tettheten av vann er 1 g / cm ^ 3, eller 1000 kg / m ^ 3. Når vi setter inn disse tallene, får vi en endelig ligning av:
P = (d \ tekst {i meter}) \ ganger 9.80 \ ganger 1000