Hvorfor har Vand trykstigning med dybde?
Vand tryk øges med dybden, fordi vandet op over vejer ned på vandet nedenfor. Kan måles tryk i en række forskellige måder. Vandtrykket kan nemt beregnes med en simpel ligning involverer dybde, tæthed og tyngdekraft.
Vandtryk og dybde
Vand, ligesom alle ting på Jorden, trækkes nedad af tyngdekraften. Hvert vandområde har en vis vægt, og denne vægt skubber nedad på det, der er under den. Vandtrykket er resultatet af vægten af alt vandet over at trykke ned på vandet nedenfor. Som du gå dybere ind i en vandmasse, der er mere vand over, og derfor en større vægt presser ned. Dette er grunden til vand tryk stiger med dybden. Trykket afhænger kun af dybden, og er den samme overalt i en given dybde og i hver retning.
Enheder for tryk
Trykket måles i enheder af kraft (såsom pounds, lb.) divideret med areal (kvadrat inches, i ^ 2). Andre måder at måle tryk er også almindelige. En ofte bekvemt enhed er den atmosfære, ATM, svarende til trykket af atmosfæren ved havoverfladen. Traditionelt er trykket målt ved hjælp af et barometer, en anordning, i hvilken en søjle af væske (kviksølv, typisk) skubbes op af lufttrykket uden for. På grund af dette, er trykket ofte givet i enheder af millimeter kviksølv (mm Hg), svarende til forskydningen langs barometer kolonne.
Beregning Vandtryk
Beregningen af vand pres er meget ligetil. Forestil dig en flad overflade på den dybde, som du vil beregne trykket. Alt du skal gøre er at finde vægten af alt vandet oven på denne overflade, så dividere det med det område af overfladen. p = W / A, hvor p er trykket, W er vægten, og A er området.
At finde vægten af en vandmasse
I et tyngdefelt, som på overfladen af Jorden, er alt accelereret nedad af Jordens tyngdekraft, giver det vægt. Hvis du kender massen af et objekt, kan du finde vægten ved at multiplicere massen af tyngdeaccelerationen. Husk Newtons anden lov: kraft (vægt) er lig masse gange acceleration (gravitation). Du kan finde massen, m, af en vandmasse ved at gange dens volumen, V, ved sin tæthed, r. m = Vr Nu, for at finde den vægt, ganges med tyngdeaccelerationen, g (ca. 9,80 m / s ^ 2 på Jordens overflade). W = GVR
Sætte det hele sammen
Vi har nu alle brikkerne til at finde vandtrykket i en vis dybde. Substitution vores ligning for vægten, W, ind i vores oprindelige pres ligning, får vi: p = GVR / AV er rumfanget af vandet over vores forestillet overflade. Husk, volumen er bare længde gange bredde gange højde. Den længde gange bredde del er simpelthen det område, A. Højden er dybden, d. Så kan lydstyrken V omskrives til: V = da Substitution dette ind i vores pres ligning, får vi: p = gdAr / A Vi kan nu annullere A ud af top og bund for at få: p = DDR tryk er lig med tyngdeaccelerationen, g, gange dybden, D, gange densiteten af vand, r. Tyngdeaccelerationen er 9,80 m / s ^ 2, og densiteten af vand er 1 g / cm ^ 3, eller 1000 kg / m ^ 3. Sætte disse tal i, får vi en sidste ligning af: p = d (i meter, m) * (9,80 m / s ^ 2) * (1000 kg / m ^ 3)