Vattentrycket ökar med djupet eftersom vattnet ovanför väger ner på vattnet nedanför. Trycket kan mätas på olika sätt. Vattentrycket kan enkelt beräknas med en enkel ekvation med djup, densitet och tyngdkraft.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Ju djupare du går ut i vattnet, desto mer vatten är ovanför dig - och vikten av allt vattnet tillämpar tryck.
Vattentryck och djup
Vatten, som alla saker på jorden, dras nedåt genom tyngdkraften. Varje vattenkropp har en viss vikt, och denna vikt skjuter nedåt på allt som ligger under det. Vattentrycket är resultatet av vikten av allt vatten ovanför som trycker ner på vattnet nedanför. När du går djupare in i en vattenkropp finns det mer vatten ovanför, och därmed en större vikt som trycker ner. Detta är anledningen till att vattentrycket ökar med djupet. Trycket beror bara på djupet och är detsamma var som helst på ett givet djup och i alla riktningar.
Enheter av tryck
Trycket mäts i kraftenheter (såsom pund, lb.) dividerat med area (kvadratcentimeter, in2
). Andra sätt att mäta tryck är också vanliga. En ofta bekväm enhet är atmosfären, atm, lika med atmosfärens tryck vid havsnivå. Traditionellt mäts trycket med hjälp av en barometer, en anordning i vilken en vätskekolonn (vanligtvis kvicksilver) trycks upp av lufttrycket utanför. På grund av detta ges ofta tryck i enheter kvicksilver (mm Hg), vilket motsvarar förskjutningen längs barometerns kolonn.Beräkning av vattentryck
Beräkningen av vattentrycket är mycket enkel. Föreställ dig en plan yta på det djup som du vill beräkna trycket för. Allt du behöver göra är att hitta vikten på allt vattnet ovanpå ytan och sedan dela det med ytan.
P = \ frac {W} {A}
varPär tryck,Wär vikt, ochAär område.
Hitta vikten av en kroppsvatten
I ett gravitationsfält, som på jordens yta, accelereras allt nedåt av jordens tyngdkraft, vilket ger den vikt. Om du känner till objektets massa kan du hitta vikten genom att multiplicera massan med accelerationen på grund av tyngdkraften. Kom ihåg Newtons andra lag: kraft (vikt) är lika med mass gånger acceleration (gravitation).
Du kan hitta massan, m, av en vattenmassa genom att multiplicera dess volym, V, med dess densitet, r.
m = Vr
För att hitta vikten, multiplicera den med gravitationsacceleration, g (cirka 9,80 m / s2 vid jordytan).
W = gVr
Sätta ihop allting
Vi har nu alla bitar för att hitta vattentrycket på ett visst djup. Genom att ersätta vår ekvation för vikten, W, i vår ursprungliga tryckekvation får vi:
P = \ frac {gVr} {A}
V är volymen på vattnet ovanför vår tänkta yta. Kom ihåg, volymen är bara längd gånger bredd gånger höjd. Längden gånger bredden är helt enkelt området A. Höjden är djupet, d. Så volymen V kan skrivas om som:
V = dA
Genom att ersätta detta med vår tryckekvation får vi:
P = \ frac {gdAr} {A}
Nu kan vi avbryta A ur toppen och botten för att få:
P = gdr
Trycket är lika med tyngdacceleration, g, gånger djupet, d, gånger vattnets densitet, r. Gravitationsacceleration är 9,80 m / s ^ 2, och vattentätheten är 1 g / cm ^ 3 eller 1000 kg / m ^ 3. När vi sätter in dessa siffror får vi en slutlig ekvation av:
P = (d \ text {i meter}) \ gånger 9.80 \ gånger 1000