Fizikte basınç, kuvvetin birim alana bölünmesidir. Kuvvet, sırayla, kütle çarpı ivmedir. Bu, bir kış maceracısının, dik durmak yerine yüzeyde uzanırsa, şüpheli kalınlıktaki buz üzerinde neden daha güvenli olduğunu açıklar; buz üzerinde uyguladığı kuvvet (kütlesi çarpı yerçekimi nedeniyle aşağı doğru hızlanma) her iki durumda da aynıdır, ancak iki ayak üzerinde durmak yerine düz yatarak, bu kuvvet daha geniş bir alana dağılır, böylece üzerine uygulanan baskı azalır. buz.
Yukarıdaki örnek statik basınçla ilgilidir - yani, bu "problemdeki" hiçbir şey hareket etmiyor (ve umarım bu şekilde kalır!). Dinamik basınç farklıdır, nesnelerin sıvılar (yani sıvılar veya gazlar) içindeki hareketini veya sıvıların akışını içerir.
Genel Basınç Denklemi
Belirtildiği gibi, basınç kuvvet bölü alan ve kuvvet kütle çarpı ivmedir. Kitle (m), ancak yoğunluğun ürünü olarak da yazılabilir (ρ) ve hacim (V), çünkü yoğunluk sadece kütle bölü hacme eşittir. Yani, çünkü:
\rho=\frac{m}{V}\text{ sonra } = m=\rho V
Ayrıca düzgün geometrik şekiller için hacmin alana bölümü basitçe yüksekliği verir.
Bu, örneğin bir silindirde duran bir sıvı sütunu için, basıncın (P) aşağıdaki standart birimlerle ifade edilebilir:
P = {mg \above{1pt}A} = {ρVg \yukarıda{1pt}A}= ρg{V \yukarıda{1pt}A} = ρgh
Buraya,hsıvının yüzeyinin altındaki derinliktir. Bu, herhangi bir sıvı derinliğindeki basıncın aslında ne kadar sıvı olduğuna bağlı olmadığını ortaya koymaktadır; küçük bir tankta veya okyanusta olabilirsiniz ve basınç yalnızca derinliğe bağlıdır.
Dinamik Basınç
Sıvılar açıkçası sadece tanklarda oturmazlar; hareket ederler, genellikle bir yerden bir yere gitmek için borulardan pompalanırlar. Hareket eden sıvılar, içlerindeki nesnelere tıpkı duran sıvılar gibi basınç uygular, ancak değişkenler değişir.
Bir cismin toplam enerjisinin, kinetik enerjisinin (hareketinin enerjisi) ve potansiyelinin toplamı olduğunu duymuş olabilirsiniz. enerji (yay yüklemesinde veya yerden çok yüksekte "depoladığı" enerji) ve bu toplamın kapalı durumda sabit kalması sistemler. Benzer şekilde, bir sıvının toplam basıncı, ifadeyle verilen statik basıncıdır.ρgh(1/2) ifadesiyle verilen dinamik basıncına eklenen yukarıda elde edilenρv2.
Bernoulli Denklemi
Yukarıdaki bölüm, fizikte kritik bir denklemin türevidir ve herhangi bir şey için çıkarımları vardır. bir sıvı içinde hareket eder veya uçak, tesisat sistemindeki su dahil olmak üzere akışın kendisini deneyimler veya beyzbol topları. Resmi olarak,
P_{toplam} = ρgh + {1 \yukarıda{1pt}2} ρv^2
Bu, belirli bir genişlikte ve belirli bir yükseklikte bir borudan sisteme bir akışkanın girmesi ve sistemden çıkması anlamına gelir. farklı genişlikte ve farklı yükseklikte bir boru vasıtasıyla, sistemin toplam basıncı hala aynı kalabilir. sabit.
Bu denklem bir dizi varsayıma dayanır: Akışkanın yoğunluğununρdeğişmez, sıvı akışı sabittir ve sürtünme bir faktör değildir. Bu kısıtlamalarla bile, denklem olağanüstü derecede faydalıdır. Örneğin, Bernoulli denkleminden, su bir kanaldan ayrıldığında şunu belirleyebilirsiniz: giriş noktasından daha küçük bir çapa sahipse, su daha hızlı hareket edecektir (muhtemelen sezgisel; nehirler dar kanallardan geçerken daha yüksek hız gösterirler ve daha yüksek hızdaki basıncı daha düşük olacaktır (ki bu muhtemelen sezgisel değildir). Bu sonuçlar denklemdeki varyasyondan kaynaklanmaktadır.
P_1 - P_2 = {1 \yukarıda{1pt}2}ρ({v_2}^2 - {v_1}^2)
Bu nedenle eğer terimler pozitifse ve çıkış hızı giriş hızından büyükse (yani,v2 > v1), çıkış basıncı giriş basıncından düşük olmalıdır (yani,P2 < P1).