Πίεση σε ένα υγρό
Η πίεση που προκύπτει σε ένα σημείο μέσα σε ένα ρευστό λόγω του βάρους του είναι γνωστή ως πίεση σε ένα ρευστό. Επιπλέον, τα υδραυλικά συστήματα και οι διακυμάνσεις στην ταχύτητα του ρευστού ενδέχεται να προκαλέσουν ενίσχυση της πίεσης του υγρού.
Εξετάστε την περίπτωση μιας στήλης με πίεση ρευστού. Η πίεση σε μια στήλη ρευστού αυξάνεται ανάλογα με το βάθος. Αυτή η αύξηση της πίεσης οφείλεται στο ότι το υγρό σε χαμηλότερο βάθος πρέπει να υποστηρίζει υγρό σε μεγαλύτερο βάθος όταν κάποιος πηγαίνει πιο βαθιά.
Πώς μετράμε την πίεση του υγρού;
Όταν ένα ρευστό είναι ακίνητο, ασκεί δύναμη κάθετη σε οποιαδήποτε επιφάνεια έρχεται σε επαφή. Η πίεση του υγρού προκύπτει από την τυχαία κίνηση των μορίων σε μια συνεχή ροή.
Μπορείτε να μετρήσετε την πίεση υγρού σε Pascals (Pa). Σημειώστε ότι ένα Pascal ισούται με ένα Newton ανά τετραγωνικό μέτρο (N/m2).
Η πίεση του υγρού δεν επηρεάζεται από την πυκνότητα, τον όγκο και τη μάζα του υγρού. Ωστόσο, μπορείτε να το υπολογίσετε χρησιμοποιώντας την πυκνότητα και το ύψος του υγρού. Η πίεση του υγρού ισούται με το γινόμενο της πυκνότητας του υγρού, του ύψους του πάνω από το αντικείμενο και της βαρύτητας.
Επειδή η βαρύτητα και η πυκνότητα του υγρού είναι σταθερές, η σημαντική μεταβλητή στην εξίσωση είναι το ύψος του υγρού. Ας δούμε τον τύπο πίεσης υγρού για να τον κατανοήσουμε.
Η φόρμουλα για την πίεση υγρού
Pfluid =P + ρgh
Πού:
- Το γράμμα P υποδηλώνει την πίεση στο σημείο αναφοράς. Η πίεση σε ένα σημείο ενός ρευστού ονομάζεται Pfluid.
- ρ είναι η πυκνότητα του ρευστού
- g είναι η βαρυτική επιτάχυνση (για τη γη, g =9,8 m/s) Το
- h δίνει το ύψος από το σημείο αναφοράς
Μπορείτε να υπολογίσετε την πυκνότητα του ρευστού διαιρώντας τη μάζα του με τον όγκο.
ρ =m/v
Πού,
- Η μάζα του υγρού είναι m Το
- v υποδηλώνει τον όγκο του υγρού
Εάν το υγρό βρίσκεται υπό ατμοσφαιρική πίεση, η συνολική πίεση του συστήματος είναι η εξής:
Pfluid =Po + ρgh
Όπου το Po αναφέρεται στην ατμοσφαιρική πίεση.
Η κατεύθυνση της πίεσης του υγρού
Η πίεση που σχηματίζεται από ένα υγρό ή αέριο είναι περίεργη στο ότι πιέζει προς τα κάτω σε ένα μόνο σημείο και ωθεί προς τα πάνω και προς τα πλάγια.
Όλες οι κατευθύνσεις
Σε κάθε δεδομένο σημείο ενός ρευστού, η πίεση είναι ίδια προς όλες τις κατευθύνσεις. Αυτό συμβαίνει επειδή τα υγρά και τα αέρια μπορούν να πάρουν το σχήμα του δοχείου τους.
Κολύμβηση υποβρύχια
Όταν κολυμπάτε κάτω από το νερό, η πίεση του νερού στο σώμα σας αυξάνεται όσο προχωράτε πιο βαθιά. Αλλά αναρωτιέστε γιατί δεν σας συντρίβει όλο αυτό το βάρος;
Είναι επειδή το σώμα σας αντισταθμίζει με τη δημιουργία εσωτερικής πίεσης ίσης με αυτή του αέρα ή του νερού.
Είστε παρόμοιοι με ένα φουσκωμένο μπαλόνι γεμάτο υγρά. Όταν ταξιδεύετε βαθιά κάτω από το νερό, η πίεση του νερού μπορεί να υπερβεί την ικανότητα του σώματός σας να αντισταθμίσει, προκαλώντας δυσφορία.
Η συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της πίεσης σε ένα υγρό
Μια απλή συσκευή για τη μέτρηση της πίεσης του ρευστού αποτελείται από έναν εκκενωμένο κύλινδρο. Διαθέτει έμβολο περιοχής Α που συνδέεται με ελατήριο.
Όταν βυθίζετε τη συσκευή σε ένα υγρό, το υγρό ασκεί μια δύναμη προς τα κάτω (F) στο έμβολο. Κατά συνέπεια, το ελατήριο συμπιέζεται. Παραμένει έτσι έως ότου η προς τα κάτω δύναμη που ασκεί το ρευστό στο έμβολο ισούται με την προς τα πάνω δύναμη που ασκεί το ελατήριο στο έμβολο.
Μπορείτε να προσδιορίσετε τη δύναμη του ρευστού βαθμονομώντας τη συμπίεση του ελατηρίου με μια γνωστή δύναμη. Ως αποτέλεσμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ακόλουθο τύπο για να υπολογίσετε την πίεση σε ένα ρευστό.
P =F/A
Η πίεση είναι μια κλιμακωτή ποσότητα. Επειδή η υδροστατική πίεση μεταφέρεται εξίσου προς όλες τις κατευθύνσεις όταν εφαρμόζεται δύναμη, δεν υπάρχει διακριτή κατεύθυνση που να σχετίζεται με την πίεση.
Συμπέρασμα
Η πίεση σε ένα ρευστό είναι η πίεση που παρατηρείται μέσα στο ρευστό λόγω του βάρους του.
Μπορεί να συμβεί με έναν από τους δύο τρόπους. Πρώτον, όταν υπάρχει ροή ανοιχτού καναλιού ή ανοιχτή κατάσταση. Δεύτερον, μπορεί να συμβεί σε κλειστή ή ρέουσα κατάσταση.
Η πίεση του υγρού είναι επίσης γνωστή ως στατική πίεση υγρού ή υδροστατική πίεση και λαμβάνει υπόψη το βάθος του ρευστού. Όταν εξετάζουμε την κίνηση του υγρού, η πίεση είναι ασήμαντη. Υποδεικνύει ότι η στατική πίεση του υγρού δεν επηρεάζεται από την επιφάνεια, το σχήμα του δοχείου στο οποίο περιέχεται το υγρό ή τη μάζα ή τον όγκο του υγρού.
