Hydrostatisk tryk - Definition, formler, eksempler på problemer

hydrostatisk trykformel

Formlen for hydrostatisk tryk er P = ρgh, dette siger, at jo større afstanden mellem målepunktet og vandoverfladen er, jo større er det hydrostatiske tryk på det tidspunkt.

Hydrostatisk tryk er det tryk, der udøves af en væske i alle retninger på et objekt på grund af tyngdekraften. Hydrostatisk tryk vil stige med stigende dybde, som måles fra overfladen af ​​væsken.

Det, der skal overvejes i hydrostatisk tryk, er tætheden af ​​en væske, der rammer et objekt. Eksempler, der ofte bruges, er vand og olie. Vand har en densitet på 1 g / cm2 eller 1000 kg / m2 og en densitet på 0,8 g / cm2 eller 800 kg / m2 olie.

På grund af tyngdekraften presser vægten af ​​vandpartiklerne partiklerne nedenunder, hvorefter vandpartiklerne nedenunder vil presse hinanden mod bunden af ​​vandet, så trykket nedenfor vil være større end det øvre tryk.

Så jo dybere vi dykker ned fra vandoverfladen, jo mere volumen vand er der over os med vandoverfladen, så det tryk, som vandet udøver på vores kroppe (hydrostatisk tryk), bliver endnu større.

Hydrostatisk trykformel

Hydrostatisk tryk påvirkes ikke af vægten af ​​vandet, vandets overfladeareal eller vandbeholderens form. Hydrostatisk tryk presses i alle retninger. Trykenheden er Newton pr. Kvadratmeter (N / m2) eller Pascal (Pa).

Den hydrostastiske trykformel er:

Ph = ρgh

  • Ph = Hydrostatisk tryk (N / m2 eller Pa) >> 1 atm = 1 Pa
  • ρ = tæthed (km / m3)
  • g = tyngdekraft (m / s2)
  • h = objektets dybde fra væskens overflade (m)
  • Ph = ρgh + P
  • P = Udvendigt lufttryk (1 atm eller 76 cm Hg)

Jo større afstanden mellem målepunktet og vandoverfladen er, jo større er det hydrostatiske tryk på dette punkt. Dette kan ses på billedet nedenfor, hvor jo større vandniveauet er, jo større er det hydrostatiske tryk i bunden af ​​beholderen.

Læs også: Pascals trekantformel [FULD] og eksempel på problem

Som et resultat sprøjter vand længere ind i beholderen på højre side, fordi trykket er højere end beholderen til venstre.

Formlen for det hydrostatiske tryk ovenfor bruges til at finde værdien af ​​det hydrostatiske tryk i en lukket beholder (for eksempel: trykket på et bestemt tidspunkt på vand i en lukket flaske, vandtank eller lukket vandløb).

For at beregne det samlede tryk på et punkt under vandoverfladen i åbne områder, såsom søer og have og alle åbne beholdere / containere, er det nødvendigt at tilføje mængden af ​​atmosfærisk tryk til beregningen.

Således er det samlede hydrostatiske tryk under åbne forhold lig med det hydrostatiske tryk af vandet på det tidspunkt plus den mængde tryk, der virker på vandoverfladen, der er formuleret ved:

hydrostatisk trykformel

Hvor PHæveautomat er atmosfærisk tryk (atmosfærisk tryk ved havets niveau lig med PHæveautomat = 1,01×105Pa)

Princippet med den hydrostatiske trykformel

Overvej følgende illustration for bedre at forstå princippet med den hydrostatiske trykformel.

hydrostatisk trykformel
  • Det samlede tryk, som lystfiskeren modtager, er lig med atmosfærisk tryk (hvis det når som helst modtager atmosfærisk tryk), således at P1 = PHæveautomat
  • Det samlede tryk, der modtages af den gule dykker, er det atmosfæriske tryk plus det hydrostatiske tryk i en dybde på h2, således at P2 = ρgh2+ PHæveautomat
  • Det samlede tryk, der modtages af den røde dykker, er det atmosfæriske tryk plus det hydrostatiske tryk i en dybde på h3, så P3 = ρgh3+ PHæveautomat

Fordi h3 > h2derefter P3 > S2

Eksempler på problemer med hydrostatisk tryk

Eksempel Opgave 1

En fisk svømmer i et akvarium. Fisken er placeret 50 cm fra akvariets overflade. Hvilket hydrostatisk tryk modtager fisk?

(tæthed af vand = 1000 kg / m3 og acceleration på grund af tyngdekraften 10 m / s2)

Afregning:

Er kendt :

  • h = 50 cm = 0,5 m
  • ρ = 1000 kg / m3
  • g = 10 m / s2

Spurgt : Ph?

Svar:

  • Ph = ρ.g.h

    Ph = 1000 x 10 x 0,5

    Ph = 5000 Pa.

Læs også: Servicebrev: Definition, egenskaber og eksempler [FULD]

Således er det hydrostatiske tryk, som fisken modtager, 5000 pascal.

Eksempel Opgave 2

En dykker dykker i en dybde af 10 m under vandoverfladen. Hvis tætheden af ​​vandet er 1.000 kg / m3, og tyngdeacceleration er 10 m / s2, skal du finde og bestemme det hydrostatiske tryk, som en dykker oplever!

Afregning:

Er kendt :

  • h = 10 m
  • ρ = 1.000 kg / m3
  • g = 10 m / s2

Spurgt ? =…..?

Svar:

  • P = ρ. g. h
  • P = 1.000. 10. 10
  • P = 100.000 N / m2

Så, det oplevede hydrostatiske tryk er = 100.000 N / m2

Eksempel på problem 3

En fisk er i et vandbad som på følgende billede:

Hvis tætheden af ​​vandet er 1.000 kg / m3 og accelerationen på grund af tyngdekraften er 10 N / kg, er det hydrostatiske tryk, som fisken modtager,….?

A. 6.000 N / m2

B. 8.000 N / m2

C. 10.000 N / m2

D. 14.000 N / m2

Afregning:

Husk! Dybden måles fra overfladen af ​​væsken.

Er kendt :

Find dybde (h)

h = 140 cm - 60 cm = 80 cm = 0,8 cm

Spurgt: Hydrostatisk tryk (Ph)?

Svar:

  • PH = ρ g h

    = 1.000 x 10 x 0,8

    PH = 8.000 N / m2

Svar: B

Eksempel Opgave 4

Atmosfærisk tryk på havoverfladen er 1,01 x 105 Pa. hvorfor føler vi ikke det atmosfæriske tryk presse på vores kroppe?

a) Tyngdekraften ophæver følelsen af ​​tryk

b) Vi har været vant til atmosfærisk tryk, siden vi blev født

c) Væskerne i vores krop skubber ud af kroppen med samme kraft

d) Mængden af ​​atmosfærisk tryk betragtes som nul på grund af tyngdekraften

Afregning:

Det rigtige svar er C.

Blod og væsker i menneskekroppen udøver et tryk svarende til det atmosfæriske tryk uden for kroppen. Fordi det tryk, der presses udad i kroppen, er det samme som det atmosfæriske tryk, der presser på kroppen, føler vi ikke noget atmosfærisk tryk, der presser på vores krop

Dette er en forklaring på formlen for hydrostatisk tryk og et eksempel på anvendelse af formlen. Kan være nyttigt.

Seneste indlæg

$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found