Tlak je v fiziki sila, deljena z enoto površine. Sila pa je masa pomnožena s pospeškom. To pojasnjuje, zakaj je zimski pustolovec varnejši na ledu z vprašljivo debelino, če leži na površini in ne stoji pokonci; sila, ki jo deluje na led (njegova masa pomnoži s pospeševanjem navzdol zaradi gravitacije), je v obeh primerih enaka, če pa je ležeča in ne stoječa na dveh nogah, se ta sila porazdeli na večjo površino in s tem zmanjša pritisk na led.
Zgornji primer obravnava statični tlak - to pomeni, da se nič v tej "težavi" ne premika (in upajmo, da bo tako tudi ostalo). Dinamični tlak je drugačen, vključuje gibanje predmetov skozi tekočine - to je tekočine ali pline - ali pretok samih tekočin.
Splošna enačba tlaka
Kot smo že omenili, je tlak sila deljena s površino, sila pa masa pomnožena s pospeškom. Maša (m) pa lahko zapišemo tudi kot zmnožek gostote (ρ) in prostornina (V), saj je gostota samo masa, deljena s prostornino. Se pravi, ker:
\ rho = \ frac {m} {V} \ text {potem} = m = \ rho V
Tudi za pravilne geometrijske figure prostornina, deljena s površino, preprosto daje višino.
To pomeni, da pri recimo stolpcu tekočine, ki stoji v jeklenki, tlak (P) se lahko izrazi v naslednjih standardnih enotah:
P = {mg \ zgoraj {1pt} A} = {ρVg \ zgoraj {1pt} A} = ρg {V \ zgoraj {1pt} A} = ρgh
Tukaj,hje globina pod površino tekočine. To razkriva, da tlak na kateri koli globini tekočine dejansko ni odvisen od tega, koliko tekočine je; lahko ste v majhnem rezervoarju ali oceanu, tlak pa je odvisen samo od globine.
Dinamični tlak
Tekočine očitno ne sedijo samo v rezervoarjih; premikajo se, pogosto jih črpajo po ceveh, da pridejo od kraja do kraja. Gibljive tekočine pritiskajo na predmete v njih tako kot stoječe tekočine, vendar se spremenljivke spreminjajo.
Morda ste že slišali, da je celotna energija predmeta vsota njegove kinetične energije (energije njegovega gibanja) in njegovega potenciala energije (energija, ki jo "shrani" pri spomladanskem nalaganju ali je daleč nad tlemi), in da ta vsota ostane konstantna pri zaprtih sistemov. Podobno je skupni tlak tekočine njen statični tlak, podan z izrazomρghdobljeno zgoraj, dodano njegovemu dinamičnemu tlaku, izraženo z izrazom (1/2)ρv2.
Bernoullijeva enačba
Zgornji odsek je izpeljava kritične enačbe v fiziki s posledicami za vse, kar je se premika skozi tekočino ali doživlja sam tok, vključno z letali, vodo v vodovodnem sistemu ali baseballs. Formalno je
P_ {skupno} = ρgh + {1 \ nad {1pt} 2} ρv ^ 2
To pomeni, da če tekočina vstopi v sistem skozi cev z določeno širino in na določeni višini ter zapusti sistem skozi cev z različno širino in na različni višini lahko skupni tlak sistema še vedno ostane konstanten.
Ta enačba temelji na številnih predpostavkah: da je gostota tekočineρse ne spremeni, da je pretok tekočine stalen in da trenje ni dejavnik. Tudi s temi omejitvami je enačba izjemno koristna. Na primer iz Bernoullijeve enačbe lahko ugotovite, da ko voda zapusti kanal, ki ima manjši premer od vstopne točke, bo voda potovala hitreje (kar je verjetno intuitiven; reke kažejo večjo hitrost pri prehodu skozi ozke kanale) in njen tlak pri višji hitrosti bo nižji (kar verjetno ni intuitivno). Ti rezultati izhajajo iz variacije enačbe
P_1 - P_2 = {1 \ nad {1pt} 2} ρ ({v_2} ^ 2 - {v_1} ^ 2)
Torej, če so izrazi pozitivni in je izhodna hitrost večja od vstopne hitrosti (to je,v2 > v1), mora biti izhodni tlak nižji od vstopnega tlaka (to jeP2 < P1).