Hydrostatiskt tryck, eller det tryck som en vätska utövar vid jämvikt vid en viss punkt i vätskan till tyngdkraften, ökar på lägre djup eftersom vätskan kan utöva mer kraft från vätskan ovanför det punkt.
Du kan beräkna vätskans hydrostatiska tryck i en tank som kraften per område för tankens bottenområde, givet av tryck = enheter för kraft / yta. I detta fall skulle kraften vara den vikt vätskan utövar på tankens botten på grund av tyngdkraften.
Om du vill hitta nettokraften när du känner till acceleration och massa kan du beräkna den somF = ma, enligt Newtons andra lag. För tyngdkraften är accelerationen gravitationsaccelerationskonstanten,g. Detta innebär att du kan beräkna detta tryck som
P = \ frac {mg} {A}
för en massami kg, areaAi fot2 eller m2ochgsom gravitationskonstanten för acceleration (9,81 m / s2, 32,17405 fot / s2).
Detta ger dig ett grovt sätt att bestämma krafterna mellan partiklarna för vätskan i tanken, men det antar att kraften på grund av tyngdkraften är ett exakt mått på kraften mellan partiklar som orsakar tryck.
Om du vill ta hänsyn till mer information genom att använda vätskans densitet, kan du beräkna hydrostatiskt tryck på en vätska med formelnP = ρ g hi vilkenPär vätskans hydrostatiska tryck (i N / m2, Pa, lbf / ft2, eller psf),ρ("rho") är vätskans densitet (kg / m3 eller sniglar / ft3), gär gravitationsacceleration (9,81 m / s2, 32,17405 fot / s2) ochhär höjden på vätskans kolonn eller djup där trycket mäts.
Tryckformelvätska
De två formlerna ser lika ut eftersom de är samma princip. Du kan härledaP = ρ g hfrånP = mg / A.med följande steg för att erhålla tryckformeln för vätskor:
- P = mg / A.
- P = ρgV / A.: ersätt massammed densitetρgånger volymV.
- P = ρ g h: byta utV / Amed höjdhdärför attV = A x h.
För gas i en tank kan du bestämma trycket med den ideala gaslagenPV = nRTför tryckPi atmosfär (atm), volymVi m3, antal moln, gaskonstantR8,314 J / (molK) och temperaturTi Kelvin. Denna formel tar hänsyn till de dispergerade partiklarna i en gas som beror på mängderna tryck, volym och temperatur.
Vattentrycksformel
För vatten som är 1000 kg / m3 som har ett föremål på 4 km djup, kan du beräkna detta tryck som
P = 1000 \ text {kg / m} ^ 3 \ gånger 9.8 \ text {m / s} ^ 2 \ gånger 4000 \ text {m} = 39200000 \ text {N / m} ^ 2
som exempel användning av vattentrycksformeln.
Formeln för hydrostatiskt tryck kan appliceras på ytor och områden. I det här fallet kan du använda den direkta formelnP = F / Aför tryck, kraft och yta.
Dessa beräkningar är centrala för många forskningsområden inom fysik och teknik. I medicinsk forskning kan forskare och läkare använda denna form för vattentryck för att bestämma hydrostatiskt tryck av vätskor i blodkärl såsom blodplasma eller vätskor på blodväggarna fartyg.
Hydrostatiskt tryck i blodkärlen är det tryck som utövas av intravaskulär vätska (dvs. blodplasma) eller extravaskulär vätska på väggen (dvs endotel) av blodkärlet i mänskliga organ såsom njurar och lever när man utför diagnoser eller studerar mänsklig fysiologi.
De hydrostatiska krafterna som driver vatten genom människokroppen mäts i allmänhet med hjälp av den filtreringskraft som kapillärt hydrostatiskt tryck används mot vävnadstrycket som omger kapillärerna när man pumpar blod genom hela kropp.