สูตรแรงดันอุทกสถิตพร้อมปัญหาตัวอย่าง + การสนทนา
ในการเรียนวิชาฟิสิกส์เราจะทำอย่างแน่นอนค้นหาวัสดุความดันที่หยุดนิ่ง ความดันนี้เป็นความดันที่อยู่ในของเหลวและที่เหลือ คำนี้มาจาก 2 คำคือไฮโดรซึ่งหมายถึงน้ำและคงที่ซึ่งหมายถึงเงียบ ความดันนี้เกิดขึ้นในน้ำมันเกิดขึ้นเพราะมีน้ำหนักซึ่งจะทำให้ของเหลวที่จะปลดปล่อยความดัน
การประยุกต์ใช้แรงดันน้ำนี่คือ หนึ่งในนั้นคือเมื่อดำน้ำ คุณเคยดำน้ำที่ชายหาดหรือสระว่ายน้ำหรือไม่? คุณรู้สึกอย่างไรเมื่อดำน้ำใต้น้ำ? แน่นอนเมื่อคุณดำน้ำคุณจะรู้สึกว่าหูของคุณรู้สึกเจ็บปวด
และถ้าคุณดำน้ำใต้ทะเลลึกยิ่งจะทำให้หูของคุณเจ็บเมื่อดำน้ำ นั่นเป็นเพราะคุณเข้าใกล้ก้นมากขึ้นยิ่งเข้าใกล้ก้นมากเท่าใดก็ยิ่งมีความดันมากขึ้นเท่านั้น
ด้านล่างจะอธิบายเพิ่มเติมความหมายของแรงดันสถิตกับสูตรแรงดันสถิต
สูตรแรงดันอุทกสถิต
แรงดันอุทกสถิตคือแรงดันที่สามารถทำได้ที่ได้จากของเหลวหรือตัวอย่างเช่นน้ำในทุกทิศทางที่จุดวัดใด ๆ เนื่องจากแรงโน้มถ่วง แรงดันนี้จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งวัดความลึกเริ่มจากพื้นผิวของน้ำ
เป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงมันหนักของอนุภาคน้ำจะกดอนุภาคที่อยู่ข้างใต้และด้วยเช่นกันกับอนุภาคน้ำที่อยู่ด้านล่างจะกดกันที่ด้านล่างของน้ำซึ่งจะทำให้แรงดันใต้จะมากกว่าแรงดันเหนือ
อ่านยัง สูตรคลื่นอย่างรวดเร็ว
แล้วสาเหตุนั่นก็คือเรายิ่งลึกซึ้งมากขึ้นดำน้ำจากผิวน้ำยิ่งปริมาตรของน้ำที่อยู่เหนือผิวน้ำยิ่งมากขึ้นดังนั้นความดันที่ให้กับน้ำแก่ร่างกายของเราจะยิ่งใหญ่ขึ้น
ความดันอุทกสถิตที่จุดความลึกใด ๆมันจะไม่ได้รับผลกระทบจากพื้นที่ผิวของน้ำน้ำหนักของน้ำหรือรูปร่างของเรือน้ำ แรงกดนี้จะกดในทุกทิศทาง หน่วยของแรงดันคือ นิวตันต่อเมตรกำลังสอง (N / m2) หรือ Pascal (Pa)
สูตรสำหรับความดันที่หยุดนิ่งคือ:
Ρน้ำ = ρgh
ข้อมูลจากสูตรด้านบนคือ:
- ρ คือความหนาแน่นของของเหลว และมวลของน้ำจืดนั่นคือ ρ = 1,000 kg / m3
- ก. คือขนาดของความเร่งโน้มถ่วง และการเร่งความเร็วของแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวโลกมีค่า g = 9.8 m / s2
- ชั่วโมง เป็นจุดจากความลึกที่วัดได้จากผิวน้ำ
ดังนั้นยิ่งระยะห่างจากจุดมากขึ้นวัดและระดับน้ำความดัน hydrostatic ที่จุดนั้น เหตุการณ์นี้สามารถเห็นได้ในภาพด้านล่างซึ่งเป็นความสูงของน้ำที่มากขึ้นความดันอุทกสถิตที่ด้านล่างของถัง
ดังนั้นน้ำจะไหลออกไปอีกในเรือฝั่งตรงข้ามเนื่องจากแรงดันสูงกว่าเมื่อเทียบกับเรือทางด้านซ้าย
สามารถใช้สูตรในการค้นหาค่าความดันคงที่ในภาชนะปิด หากเราต้องการหาขนาดของแรงดันทั้งหมด ณ จุดใต้พื้นผิวของน้ำที่อยู่ในที่โล่งเช่นในทะเลหรือทะเลสาบจากนั้นภาชนะหรือหัวรองทั้งหมดจะเปิดขึ้นจากนั้นเราต้องเพิ่มความดันบรรยากาศให้กับการคำนวณ
อ่านยัง : สูตรความหนาแน่น
ด้วยวิธีการนี้ความดันทั้งหมดไฮโดรสแตติกในสภาวะเปิดที่เหมือนกับความดันไฮโดรสแตติกของน้ำ ณ จุดนั้นและสามารถเพิ่มปริมาณความดันที่จะทำงานบนพื้นผิวของน้ำ และสูตรต่อไปนี้:
Pทั้งหมด = Pน้ำ + Pเอทีเอ็ม
Pทั้งหมด = pgh + Pเอทีเอ็ม
อันไหน Pเอทีเอ็ม คือความกดดันจากบรรยากาศ และความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลก็คุ้มค่า Pเอทีเอ็ม = 1, 01 × 105 Pเป็
และเพื่อให้เข้าใจหลักการความดันได้ดีขึ้นคุณจะเห็นได้จากภาพด้านบน และคำอธิบายต่อไปนี้
- ความกดดันทั้งหมดที่นักตกปลาสามารถรับได้เท่ากับความดันบรรยากาศ (เราจะยอมรับความดันบรรยากาศนี้ได้ตลอดเวลาจากนั้น: P1 = Pเอทีเอ็ม.
- ความดันรวมที่สามารถรับได้โดยนักดำน้ำที่มีถังสีเหลืองเท่ากับความดันบรรยากาศควบคู่ไปกับความดันน้ำที่ระดับความลึก ชั่วโมง2จากนั้น: P2 = pgh2 + Pเอทีเอ็ม.
- ความดันรวมที่สามารถรับได้จากนักดำน้ำที่มีถังสีแดงเท่ากับความดันบรรยากาศควบคู่ไปกับความดันน้ำที่ระดับความลึก ชั่วโมง3 จากนั้น: P3 = pgh3 + Pเอทีเอ็ม.
นั่นเป็นเพราะ ชั่วโมง3 > h2จากนั้น P3 > พี2.
ตัวอย่างคำถามและการสนทนา
ด้านล่างเป็นตัวอย่างปัญหาของความดันที่หยุดนิ่งและมาพร้อมกับการสนทนา:
1. สระว่ายน้ำมีความลึกประมาณ 3 เมตรคำนวณความดันน้ำ!
การอภิปราย:
ได้รับ:
ความลึกของพูล = 3 ม
ถาม: แรงดันสถิตคืออะไร?
เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้นจะใช้สูตร Pทั้งหมด = pgh + PATM
จากนั้นรับ:
Pทั้งหมด = (1,000k g / m3) (9.8m / s2) + (1, 01 x 105 Pเป็)
Pทั้งหมด = (2, 94 x 104 Pเป็) + (1, 01 x 105 Pเป็)
และผลลัพธ์คือ Pทั้งหมด = 1.3 x 105 Pเป็
2. ดูภาพด้านล่าง
จากภาพข้างบนมีแรงกดดันสองอย่างให้กับท่อที่มีรูปตัว U และมีสารปรอทและเชื่อมต่อโดยตรงกับอากาศฟรีหรือสามารถพูดได้ด้วยความดันบรรยากาศ ตรวจสอบความดันเท่าไหร่ Pเป็ ถ้าระดับน้ำแตกต่างหรือ ชั่วโมง นั่นคือสิ่งที่คุ้มค่า 1.2 ม !
การอภิปราย:
โปรดทราบล่วงหน้าว่าแรงโน้มถ่วงที่เฉพาะเจาะจงของปรอทเท่ากับ 13,600 kg / m3.
dik:
h = 1.2 m
p = 13,600 kg / m3
ถามว่า:
ใหญ่แค่ไหน Pเป็ ?
Pเป็ = pgh + P0 จากนั้น:
Pเป็ = pgh + Pเอทีเอ็ม
Pเป็ = (13,600k g / m3) (9.8 m / s2) (1, 2m) + (1, 01 x 105 Pเป็)
Pเป็ = (159, 936 Pเป็) + (1, 01 x 105 Pเป็)
จากนั้นผลลัพธ์ของแรงกดดันด้านข้างขนาดใหญ่ทางด้านขวาคือ Pเป็ = 1.61 x 105 Pเป็.
แม้ว่าความแตกต่างของความสูงจะมีเพียงเล็กน้อย แต่ชนิดของของเหลวที่ต้องถูกตรึงเครียดนั้นมีขนาดใหญ่มาก (มากกว่า 13 ครั้ง) เมื่อเทียบกับน้ำธรรมดา ดังนั้นด้วยเหตุผลดังกล่าวจึงต้องใช้แรงกดดันมากเกินไป 13 ครั้ง เพื่อให้สามารถระงับสารปรอทเมื่อเทียบกับน้ำปกติ
ดังนั้นคำอธิบายของบทความสูตรแรงดันคงที่และตัวอย่างและการอภิปราย หวังว่าบทความนี้จะเป็นประโยชน์สำหรับคุณ
