Ciśnienie hydrostatyczne lub ciśnienie, jakie płyn wywiera w stanie równowagi w pewnym punkcie płynu z powodu do grawitacji, wzrasta na niższych głębokościach, ponieważ płyn może wywierać większą siłę z cieczy powyżej tej punkt.
Ciśnienie hydrostatyczne cieczy w zbiorniku można obliczyć jako siłę przypadającą na powierzchnię dla powierzchni dna zbiornika, wyrażoną jako jednostka ciśnienie = siła/powierzchnia. W tym przypadku siła byłaby ciężarem, jaki ciecz wywiera na dno zbiornika z powodu grawitacji.
Jeśli chcesz znaleźć siłę wypadkową znając przyspieszenie i masę, możesz obliczyć ją jakoF = ma, zgodnie z drugim prawem Newtona. Dla grawitacji przyspieszenie jest stałą przyspieszenia grawitacyjnego,sol. Oznacza to, że możesz obliczyć to ciśnienie jako
P=\frac{mg}{A}
na mszęmw kilogramach, powierzchniaZAw stopach2 lub m2, isoljako grawitacyjna stała przyspieszenia (9,81 m/s2, 32.17405 ft/s2).
Daje to przybliżony sposób określania sił między cząstkami dla cieczy w zbiorniku, ale to zakłada, że siła grawitacyjna jest dokładną miarą siły między cząstkami, która powoduje nacisk.
Jeśli chcesz uwzględnić więcej informacji na podstawie gęstości płynu, możesz obliczyć ciśnienie hydrostatyczne cieczy za pomocą wzoruP = ρ g hw którymPto ciśnienie hydrostatyczne cieczy (w N/m2, Pa, lbf/ft2lub psf),ρ(„rho”) to gęstość cieczy (kg/m3 lub ślimaki/stopę3), solto przyspieszenie grawitacyjne (9,81 m/s2, 32.17405 ft/s2) ihto wysokość kolumny płynu lub głębokość, na której mierzone jest ciśnienie.
Płyn do formuły ciśnienia
Te dwie formuły wyglądają podobnie, ponieważ działają na tej samej zasadzie. Możesz wyprowadzićP = ρ g hzP = mg/Astosując następujące kroki, aby uzyskać wzór ciśnienia dla płynów:
- P = mg/A
- P = ρgV /A: wymienić masęmz gęstościąρrazy objętośćV.
- P = ρ g h: zastąpićV/Az wysokościąhdlategoV = A x h.
W przypadku gazu w zbiorniku ciśnienie można określić za pomocą równania gazu doskonałegoPV = nRTna ciśnieniePw atmosferach (atm), objętośćVw mln3, liczba molinie, stała gazowaR8,314 J/(molK) i temperaturaTw kelwinach. Ten wzór uwzględnia rozproszone cząstki w gazie, które zależą od ilości ciśnienia, objętości i temperatury.
Formuła ciśnienia wody
Dla wody 1000 kg/m3 który ma obiekt na głębokości 4 km, możesz obliczyć to ciśnienie jako
P = 1000\text{ kg/m}^3 \times 9.8\text{ m/s}^2 \times 4000\text{ m} = 3920000\text{ N/m}^2
jako przykład zastosowanie wzoru na ciśnienie wody.
Formuła na ciśnienie hydrostatyczne może być nakładana na powierzchnie i obszary. W takim przypadku możesz użyć formuły bezpośredniejP = F/Adla ciśnienia, siły i powierzchni.
Obliczenia te mają kluczowe znaczenie dla wielu dziedzin badań fizyki i inżynierii. W badaniach medycznych naukowcy i lekarze mogą stosować tę formułę ciśnienia wody, aby określić ciśnienie hydrostatyczne płynów w naczyniach krwionośnych, takich jak osocze krwi lub płyny na ściankach krwi statki.
Ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach krwionośnych to ciśnienie wywierane przez płyn wewnątrznaczyniowy (tj. osocze krwi) lub płyn pozanaczyniowy na ścianę (tj. śródbłonka) naczynia krwionośnego w narządach ludzkich, takich jak nerki i wątroba, podczas diagnozowania lub badania fizjologii człowieka.
Siły hydrostatyczne, które napędzają wodę w ludzkim ciele, są zwykle mierzone za pomocą siły filtracji, która ciśnienie hydrostatyczne naczyń włosowatych przeciwdziała ciśnieniu tkanek otaczających naczynia włosowate podczas pompowania krwi przez ciało.