Hydrostatisk trykk - definisjon, formler, eksempelproblemer

hydrostatisk trykkformel

Formelen for hydrostatisk trykk er P = ρgh, sier dette at jo større avstanden mellom målepunktet og vannoverflaten er, desto større er det hydrostatiske trykket på det punktet.

Hydrostatisk trykk er trykket som utøves av en væske i alle retninger på et objekt på grunn av tyngdekraften. Hydrostatisk trykk vil øke med økende dybde som måles fra væskeoverflaten.

Det som må vurderes i hydrostatisk trykk er tettheten til en væske som treffer et objekt. Eksempler som ofte brukes er vann og olje. Vann har en tetthet på 1 g / cm2 eller 1000 kg / m2 og en tetthet på 0,8 g / cm2 eller 800 kg / m2 olje.

På grunn av gravitasjonskraften vil vekten av vannpartiklene presse partiklene under, deretter vil vannpartiklene nedenfor presse hverandre til bunnen av vannet, slik at trykket under blir større enn det øvre trykket.

Så jo dypere vi dykker fra vannoverflaten, jo mer volum vann er over oss med vannoverflaten, slik at trykket som vannet utøver på kroppene våre (hydrostatisk trykk) vil bli enda større.

Hydrostatisk trykkformel

Hydrostatisk trykk påvirkes ikke av vekten av vannet, vannoverflatearealet eller vannkarets form. Hydrostatisk trykk presses i alle retninger. Trykkenheten er Newton per kvadratmeter (N / m2) eller Pascal (Pa).

Formelen for hydrostastisk trykk er:

Ph = ρgh

  • Ph = Hydrostatisk trykk (N / m2 eller Pa) >> 1 atm = 1 Pa
  • ρ = tetthet (km / m3)
  • g = tyngdekraft (m / s2)
  • h = dybde på et objekt fra overflaten av væsken (m)
  • Ph = ρgh + P
  • P = Utenfor lufttrykk (1 atm eller 76 cm Hg)

Jo større avstanden mellom målepunktet og vannoverflaten er, desto større er det hydrostatiske trykket på det punktet. Dette kan sees på bildet nedenfor hvor jo større vannstand, jo større er det hydrostatiske trykket i bunnen av fartøyet.

Les også: Pascals trekantformel [FULL] og eksempelproblem

Som et resultat vil vann sprute videre i karet på høyre side fordi trykket er høyere enn karet til venstre.

Formelen for hydrostatisk trykk ovenfor brukes til å finne verdien av hydrostatisk trykk i en lukket beholder (for eksempel: trykket på et bestemt punkt på vann i en lukket flaske, vanntank eller lukket vannløp).

For å beregne det totale trykket på et punkt under vannoverflaten i åpne områder, som innsjøer og hav og alle åpne beholdere / containere, er det nødvendig å legge til mengden atmosfærisk trykk i beregningen.

Dermed er det totale hydrostatiske trykket ved åpne forhold lik det hydrostatiske trykket til vannet på det tidspunktet pluss den trykkmengden som virker på vannoverflaten som er formulert av:

hydrostatisk trykkformel

Hvor PMinibank er atmosfærisk trykk (atmosfæretrykk ved havnivå lik PMinibank = 1,01×105Pa)

Prinsippet med hydrostatisk trykkformel

For å bedre forstå prinsippet med hydrostatisk trykkformel, bør du vurdere følgende illustrasjon.

hydrostatisk trykkformel
  • Det totale trykket mottatt av sportsfiskeren er lik atmosfæretrykket (hvis det når som helst mottar atmosfæretrykk), slik at P1 = PMinibank
  • Totaltrykket mottatt av den gule dykkeren er det atmosfæriske trykket pluss det hydrostatiske trykket i en dybde på H2, slik at P2 = ρgh2+ PMinibank
  • Det totale trykket som mottas av dykkeren med rød kappe er det atmosfæriske trykket pluss det hydrostatiske trykket i en dybde på h3, slik at P3 = ρgh3+ PMinibank

Fordi h3 > h2, deretter P3 > P2

Eksempler på hydrostatisk trykkproblemer

Eksempel Oppgave 1

En fisk svømmer i et akvarium. Fisken ligger 50 cm fra akvariets overflate. Hvilket hydrostatisk trykk mottar fisk?

(tetthet av vann = 1000 kg / m3 og akselerasjon på grunn av tyngdekraften 10 m / s2)

Bosetting:

Er kjent :

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

Spurte : Ph?

Svar:

  • Ph = ρ.g.h

    Ph = 1000 x 10 x 0,5

    Ph = 5000 Pa.

Les også: Servicebrev: Definisjon, egenskaper og eksempler [FULL]

Dermed er det hydrostatiske trykket som fisken mottar 5000 pascal.

Eksempel Oppgave 2

En dykker gjør et dykk på en dybde på 10 m under vannoverflaten. Hvis vannets tetthet er 1000 kg / m3 og akselerasjonen på grunn av tyngdekraften er 10 m / s2, så finn og bestem det hydrostatiske trykket som en dykker opplever!

Bosetting:

Er kjent :

  • h = 10 m
  • ρ = 1000 kg / m3
  • g = 10 m / s2

Spurte ? =…..?

Svar:

  • P = ρ. g. h
  • P = 1000. 10. 10
  • P = 100.000 N / m2

Så, det opplevde hydrostatiske trykket er = 100.000 N / m2

Eksempel på oppgave 3

En fisk er i et vannbad som på følgende bilde:

Hvis tettheten av vannet er 1000 kg / m3 og akselerasjonen på grunn av tyngdekraften er 10 N / kg, er det hydrostatiske trykket mottatt av fisken….?

A. 6000 N / m2

B. 8.000 N / m2

C. 10.000 N / m2

D. 14.000 N / m2

Bosetting:

Huske! Dybden måles fra overflaten av væsken.

Er kjent :

Finne dybden (h)

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

Spurt: Hydrostatisk trykk (Ph)?

Svar:

  • PH = ρ g h

    = 1000 X 10 X 0,8

    PH = 8.000 N / m2

Svar: B

Eksempel Oppgave 4

Atmosfærisk trykk på havnivået er 1,01 x 105 Pa. hvorfor føler vi ikke at atmosfæretrykket presser på kroppene våre?

a) Tyngdekraften negerer følelsen av trykk

b) Vi har vært vant til atmosfæretrykk siden vi ble født

c) Væskene i kroppen vår skyver ut av kroppen med samme kraft

d) Mengden atmosfærisk trykk regnes som null på grunn av tyngdekraften

Bosetting:

Riktig svar er C.

Blod og væsker i menneskekroppen utøver et trykk som tilsvarer atmosfæretrykket utenfor kroppen. Fordi trykket som presser utover i kroppen er det samme som atmosfæretrykket som presser på kroppen, føler vi ikke noe atmosfæretrykk som presser på kroppen vår

Dette er en forklaring på formelen for hydrostatisk trykk og et eksempel på bruk av formelen. Kan være nyttig.

Siste innlegg