Ciśnienie wody wzrasta wraz z głębokością, ponieważ woda na górze obciąża wodę poniżej. Ciśnienie można mierzyć na wiele sposobów. Ciśnienie wody można łatwo obliczyć za pomocą prostego równania obejmującego głębokość, gęstość i grawitację.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Im głębiej wchodzisz w wodę, tym więcej wody jest nad tobą – a ciężar całej tej wody wywiera nacisk.
Ciśnienie i głębokość wody
Woda, jak wszystkie rzeczy na Ziemi, jest ciągnięta w dół przez siłę grawitacji. Każdy zbiornik wodny ma pewną wagę i ten ciężar spycha w dół wszystko, co znajduje się poniżej. Ciśnienie wody jest wynikiem ciężaru całej wody powyżej nacisku na wodę poniżej. Gdy wchodzisz głębiej w zbiornik wodny, na górze jest więcej wody, a zatem większy ciężar naciska w dół. To jest powód, dla którego ciśnienie wody wzrasta wraz z głębokością. Ciśnienie zależy tylko od głębokości i jest takie samo wszędzie na danej głębokości iw każdym kierunku.
Jednostki ciśnienia
Ciśnienie jest mierzone w jednostkach siły (takich jak funty, funty) podzielone przez powierzchnię (cale kwadratowe, in
2). Powszechne są również inne sposoby pomiaru ciśnienia. Często wygodną jednostką jest atmosfera, atm, równa ciśnieniu atmosfery na poziomie morza. Tradycyjnie ciśnienie jest mierzone za pomocą barometru, urządzenia, w którym słup cieczy (zazwyczaj rtęci) jest wypychany przez ciśnienie powietrza na zewnątrz. Z tego powodu ciśnienie jest często podawane w jednostkach milimetrów słupa rtęci (mm Hg), odpowiadających przemieszczeniu wzdłuż kolumny barometru.Obliczanie ciśnienia wody
Obliczenie ciśnienia wody jest bardzo proste. Wyobraź sobie płaską powierzchnię na głębokości, dla której chcesz obliczyć ciśnienie. Wszystko, co musisz zrobić, to znaleźć ciężar całej wody na tej powierzchni, a następnie podzielić ją przez powierzchnię powierzchni.
P=\frac{W}{A}
gdziePjest presja,Wjest waga iZAto obszar.
Znalezienie ciężaru zbiornika wodnego
W polu grawitacyjnym, takim jak na powierzchni Ziemi, wszystko jest przyspieszane w dół przez grawitację ziemską, nadając mu wagę. Jeśli znasz masę obiektu, możesz go znaleźć, mnożąc masę przez przyspieszenie grawitacyjne. Zapamiętaj drugie prawo Newtona: siła (ciężar) równa się masa razy przyspieszenie (grawitacja).
Masę m zbiornika wodnego można obliczyć mnożąc jego objętość V przez gęstość r.
m=Vr
Teraz, aby znaleźć wagę, pomnóż ją przez przyspieszenie grawitacyjne g (około 9,80 m/s2 na powierzchni Ziemi).
W=gVr
Kładąc wszystko razem
Mamy teraz wszystkie elementy, aby znaleźć ciśnienie wody na określonej głębokości. Zastępując nasze równanie ciężarem, W, naszym pierwotnym równaniem ciśnienia, otrzymujemy:
P=\frac{gVr}{A}
V to objętość wody nad naszą wyobrażoną powierzchnią. Pamiętaj, że objętość to po prostu długość razy szerokość razy wysokość. Część długość razy szerokość to po prostu obszar, A. Wysokość to głębokość, re. Tak więc tom V można przepisać jako:
V=dA
Podstawiając to do naszego równania ciśnienia, otrzymujemy:
P=\frac{gdAr}{A}
Teraz możemy anulować A z góry i z dołu, aby uzyskać:
P=gdr
Ciśnienie jest równe przyspieszeniu grawitacyjnemu, g, razy głębokość, d, razy gęstość wody, r. Przyspieszenie grawitacyjne wynosi 9,80 m/s^2, a gęstość wody to 1 g/cm^3, czyli 1000 kg/m^3. Wstawiając te liczby, otrzymujemy końcowe równanie:
P=(d\text{ w metrach})\times 9.80\times 1000