Притисак (физика): дефиниција, јединице, формула и примери

Притисак је један од најважнијих концепата у физици. Иако ћете несумњиво имати предоџбу о томе шта је притисак од ствари као што су дата очитавања атмосферског притиска временски извештаји или притисак воде у систему грејања вашег дома, када студирате физику, детаљи заиста материја. Учење прецизне дефиниције притиска помаже вам да разумете кључне концепте који се односе на гасове, термодинамику, узгон и још много тога.

Притисак се једноставно дефинише каоколичина силе по јединици површине. Кључна ствар када покушавате да разумете притисак је размишљање о томе шта се дешава на атомском нивоу у течности или гасу под високим притиском. Саставни молекули се непрестано крећу, а то значи да се све време сударају са зидовима контејнера. Што се више крећу (због виших температура), то се више ударају у зидове контејнера и већи је притисак.

Дефиниција онда ову општу слику једноставно претвара у јасну, физичку дефиницију. Сваки пут када молекул удари у бок контејнера, он му нанесе силу, а збир ових сила за мали део унутрашњости је укупан притисак. Најприкладнији начин да то урадите је да одаберете површину која је једна „јединица“ на квадрат у вашем одабраном мерном систему, што у дефиницији значи „по јединици површине“.

Математички, притисак можете дефинисати као:

ГдеП.је притисак,Фје сила на површини иА.је површина.

СИ јединица притиска јеПаскал (Па), где је 1 Па = 1 Н / м², односно један Њутн по квадратном метру. Њутн је јединица снаге, па је лако видети да Паскал испуњава захтеве за јединицу притиска. Међутим, Пасцал је прилично мала јединица за ствари попут атмосферског притиска, тако да се користи и велики број алтернатива. Један од најједноставнијих начина да се то уради је једноставна употреба кПа (тј. Килопаскала или хиљаде паскала), али постоје и друге опције.

Најпознатија алтернативна јединица јефунти по квадратном инчу (пси), који се у САД користи за ствари попут притиска воде. За атмосферски притисак се често користи одговарајуће названа јединица „атмосфере“ (атм), јер 1 атм одговара атмосферском притиску на нивоу мора. Торр је алтернативна јединица која се користи за атмосферске притиске, а која је дефинисана као 1/760 ан атмосфери или 133,3 Па. У метеорологији се често користе милибари, где је 1 бар = 100 000 Па и 1 милибар = 100 Па.

Коначно, постоје неке још необичније јединице за притисак, укључујући милиметре живе (ммХг), које се дефинише на основу притиска који врши 1 мм висок стуб живе и често се користи за крв притиска.

То је првобитно била намера торра, па не би требало да изненађује колико је то двоје у основи исти: 1 ммХг = 133,322 Па. Коначно, у неким случајевима се притисак мери као вредност у динама по квадрату центиметар. Овде је дин јединица снаге са 1 дином = 0,00001 Њутна, па је тако 1 дин по квадратном центиметру једнако 0,1 Па.

Атмосферски притисак на нивоу мора једнак је 1 атмосфери или око 101.325 Паогроманвредност - то је више од силе гравитације на 10.000 кг материје која вас притискасве време. Притисак је у основи само овај, али ствар је заправо ваздух: притисак је буквално узрокован тежином ваздуха који се гура надоле преко површине Земље.

Ово може изгледати чудно јер никадобјаваатмосферски притисак, иако је тако масиван, али еволуирали сте у овом окружењу, па га не примећујете. Постоји мера притиска која узима у обзир и ово, тзвманометар. Ово је разлика у притиску између апсолутног притиска (тј. Укупног притиска) и атмосферског притиска.

На пример, ако вам је на аутомобилу потпуно пробушена гума, када спојите мерач, он ће прочитати нулу. Међутим, постојиваздухунутар гуме која је под атмосферским притиском; само што ови подаци заправо нису релевантни када вас занима да ли је нешто попут аутомобилске гуме под одговарајућим притиском. Још увек постоји апсолутни притисак, али у овом случају (и многим другим) манометар је заиста оно што треба да знате.

Притисак воде један је од најпознатијих облика притиска у свакодневном животу, али у хидростатској ситуацији (онај код кога вода не тече), притисак делује другачије од оног који ради у вашем грејању воде систем. Међутим, ово је занимљива ситуација коју треба размотрити када први пут учите о притиску, јер притисак у оваквој ситуацији зависи од дубине.

Притисак (П.) на било којој дубини (д) дат је једначином:

Гдеρ(„Рхо“) је густина течности игје убрзање услед гравитације (на Земљи,г= 9,81 м / с²). Густина воде на 20 ° Ц јеρ= 998 кг / м³, али углавном су прорачуни у великој мери поједностављени ако претпоставите температуру од 4 ° Ц, гдеρ= 1000 кг / м³ или 1 г / цм³. Дакле, ако рачунате притисак воде на дубини од 25 м, једначина показује:

Барометар је уређај за мерење атмосферског притиска (који се понекад назива и барометарски притисак) који делује помоћу стуба живе. Цев која садржи живу - отворена на једном крају - окреће се и ставља у резервоар који такође садржи живу. Када се постави, резервоар је отворен за атмосферу, али жива у цеви је у контакту само са резервоаром, а процес окретања цеви ствара вакуум на врху.

Барометар мери притисак јер сила услед атмосферског притиска (у основи тежина ваздуха) потискује живу у резервоару и тиме гура живу у цеви горе.

Ако стуб живе ствара једнако велику силу усмерену надоле (једначина притиска воде из претходног одељка описује порекло ове сила), неће бити промена, али ако је ваздушни притисак већи, ниво живе у цеви мораће да се повећа за одговарајући износ да би се уравнотежио снаге. Након калибрације скале, овај једноставан систем може се користити за мерење ваздушног притиска.

Постоје и други примери притиска који ће вам бити познати и из свакодневног живота, укључујући крвни притисак. Ово је (манометар) притисак који ствара ваше срце пумпајући крв око тела, а ово је мера у ммХг (милиметри живе), а имате два очитавања: систолни за притисак када вам срце истера и дијастолички за притисак између бије. Наравно, притисак током откуцаја је већи број од два, а између 90/60 ммХг и 120/80 ммХг се сматра идеалним.

Ваздушни притисак је такође пресудан концепт у метеорологији, који мапира положаје и кретање система високог притиска и система ниског притиска за предвиђање временских промена. Кроз однос између атмосферског притиска и температуре и онога што се дешава када систем са ниским притиском испуњава систем високог притиска, метеоролози предвиђају температуре и ствари попут ветра у различитим регионима.