De hydrostatisk trykk er den som utøver en væske i statisk likevekt når som helst i dens indre, det være seg en overflate nedsenket i den, veggene i beholderen eller en del av væsken som utgjør en del av den totale massen.
Måten væsker utøver trykk på, skiller seg fra faste stoffer. Disse har trykk nedover, men en væske eller gass gjør det i alle retninger.
Når det gjelder en væske, øker trykket med dybden, som kjent fra erfaring når man senker seg i vann der man øker trykket i ørene. Dette trykket kommer fra vekten av væsken og den uopphørlige bevegelsen av partiklene som komponerer den, som kontinuerlig treffer overflaten av kroppen nedsenket i væsken..
Hvis vi antar en ukomprimerbar væske - som er sant i de aller fleste applikasjoner - forblir dens tetthet konstant, og i dette tilfellet avhenger trykket lineært av dybden..
Artikkelindeks
Hydrostatisk trykk beregnes ved å bruke følgende uttrykk:
P = Pminibank + ρ · g · h
Hvor:
-P trykket som utøves på et tidspunkt
-Pminibank er atmosfærens trykk på den frie overflaten
-ρ er densiteten til væsken
-g er tyngdeakselerasjonen
-h er dybden der du vil beregne det hydrostatiske trykket
Formelen inkluderer atmosfærens effekter, men mange trykkmålere eller manometre plasserer 0 i atmosfæretrykket. Av denne grunn er det de måler differensialtrykket eller det relative trykket, også kalt måler trykk:
Pm = ρ · g · h
Når det gjelder gasser, komprimerer eller ekspanderer de veldig enkelt. Derfor er dens tetthet, som er forholdet mellom masse og volum, vanligvis en funksjon av andre parametere, for eksempel høyde og temperatur, når det gjelder atmosfæriske gasser..
Trykket som utøves av gasser kalles ofte aerostatisk trykk, begrepet hydrostatisk trykk er reservert for væsker.
Det hydrostatiske trykket avhenger bare av dybden, så formen eller arealet til beholderens bunn er ikke relevant.
Siden trykk P er definert som den vinkelrette komponenten av kraften F per arealenhet A:
P = F / A
Da kan kraften som utøves av væsken i bunnen av en beholder være forskjellig, men siden den er fordelt over forskjellige forlengelser, er trykket, som er forholdet mellom kraft og areal, det samme for punkter på samme dybde..
Vurder beholderne i figuren. Trykket er det samme for alle de røde prikkene som er på samme nivå, selv om det er større væske over det nivået i den sentrale beholderen - bredere - enn det er det sylindriske og tynne røret ytterst til venstre..
-Veggene til en demning: selv om kraften er den samme for alle punktene på den flate bunnen, vokser den på den vertikale veggen når dybden øker, det er derfor støttemurene er bredere i bunnen enn på toppen.
-På veggene og bunnen av et svømmebasseng.
-I stjerner som solen vår, hvor hydrostatisk trykk balanserer tyngdekraften og holder stjernen i gang. Når denne balansen brytes, kollapser stjernen og gjennomgår ekstreme endringer i strukturen..
-Væsketanker, designet for å motstå hydrostatisk trykk. Ikke bare veggene, men portene som letter fylling og utvinning. For utformingen tas det i betraktning om væsken er etsende og også trykket og kraften den utøver i henhold til dens tetthet.
-Dekk og ballonger som blåses opp på en slik måte at de motstår trykket fra væsken (gass eller væske) uten å rive.
-Ethvert nedsenket legeme som opplever en vertikal oppadgående skyv, eller "lysning" av vekten, takket være det hydrostatiske trykket som utøves av væsken. Dette er kjent som Archimedes 'prinsipp.
Archimedes 'prinsipp sier at når et legeme er nedsenket, helt eller delvis, vil det oppleve en vertikal kraft oppover, kjent som skyvekraft. Drivkraftens størrelse er numerisk lik vekten av volumet av vann som er forskjøvet av objektet..
La ρvæske væskens tetthet, Vs det nedsenkede volumet, g tyngdeakselerasjonen og B størrelsen på skyvet, som vi kan beregne ved hjelp av følgende uttrykk:
B = ρvæske .Vs .g
En rektangulær blokk med dimensjoner er 2,0 cm x 2,0 cm x 6,0 cm flyter i ferskvann med den lengste aksen vertikal. Lengden på blokken som stikker ut over vannet er 2,0 cm. Beregn tettheten til blokken.
Kreftene som virker på blokken er vekten W ned og skyve B oppover. Når blokken flyter i likevekt, har vi:
∑ FY = B - W = 0
B = W.
Størrelsen på vekten W er produktet av massen m av blokken og tyngdeakselerasjonen. Vi vil bruke definisjonen av tettheten ρeller som kvotienten mellom massen m og volumet V av blokken:
ρeller = m / V → m = ρeller . V
For sin del er skyvekraften:
B = ρvæske .Vs .g
Tilsvarende trykkstørrelse og vektstørrelse:
ρvæske .Vs .g = ρeller . F.eks
Tyngdekraften avbrytes ved å være en faktor på begge sider, og tettheten til blokken kan løses som:
ρeller = ρvæske . (Vs / V)
Tettheten av vann i internasjonale systemenheter er 1000 kg / m3. Volumene er totalt V og nedsenket Vs, beregnes ved hjelp av V = bredde x høyde x dybde:
V = 2,0 cm x 2,0 cm x 6,0 cm = 24,0 cm3
Vs = 2,0 cm x 2,0 cm x 4,0 cm = 16,0 cm3
Erstatte verdier:
ρeller = ρvæske . (Vs / V) = 1000 kg / m3 . (16/24) = 667 kg / m3
Beregn prosentandelen av nedsenket volum av et stykke is som flyter i sjøvann ved 0 ºC.
Is flyter på vann, siden dens tetthet er lavere: 916,8 Kg / m3, som betyr at den utvides når den er avkjølt, i motsetning til de fleste stoffer som øker i volum når den blir oppvarmet.
Det er en veldig heldig omstendighet for livet, siden massene av vann bare fryser på overflaten og forblir flytende i dybden.
Tettheten til sjøvann er litt høyere enn for ferskvann: 1027 Kg / m3. Vi vil beregne volumfraksjonen V.s / V:
Vs / V = ρeller / ρvæske = 916,8 kg / m3 / 1027 Kg / m3 = 0,8927
Dette betyr at omtrent 89% av isen blir liggende under vann. Bare 11% er synlig flytende på sjøen.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.