Die Formel für den hydrostatischen Druck lautet P = ρgh . Dies besagt, dass der hydrostatische Druck an diesem Punkt umso größer ist, je größer der Abstand zwischen dem Messpunkt und der Wasseroberfläche ist.
Hydrostatischer Druck ist der Druck, den eine Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft in alle Richtungen auf ein Objekt ausübt. Der hydrostatische Druck steigt mit zunehmender Tiefe an, die von der Oberfläche der Flüssigkeit aus gemessen wird.
Bei hydrostatischem Druck muss die Dichte einer Flüssigkeit berücksichtigt werden, die auf ein Objekt trifft. Beispiele, die häufig verwendet werden, sind Wasser und Öl. Wasser hat eine Dichte von 1 g / cm² oder 1000 kg / m² und eine Dichte von 0,8 g / cm² oder 800 kg / m² Öl.
Aufgrund der Gravitationskraft drückt das Gewicht der Wasserteilchen die darunter liegenden Teilchen, dann drücken sich die darunter liegenden Wasserteilchen gegenseitig auf den Grund des Wassers, so dass der darunter liegende Druck größer als der obere Druck ist.
Je tiefer wir von der Wasseroberfläche abtauchen, desto mehr Wasservolumen befindet sich über uns mit der Wasseroberfläche, so dass der Druck, den Wasser auf unseren Körper ausübt (hydrostatischer Druck), noch größer wird.
Hydrostatische Druckformel
Der hydrostatische Druck wird nicht durch das Gewicht des Wassers, die Oberfläche des Wassers oder die Form des Wassergefäßes beeinflusst. Hydrostatischer Druck drückt in alle Richtungen. Die Druckeinheit ist Newton pro Quadratmeter (N / m2) oder Pascal (Pa).
Die hydrostastische Druckformel lautet:
Ph = ρgh
- P h = hydrostatischer Druck (N / m 2 oder Pa) >> 1 atm = 1 Pa
- ρ = Dichte (km / m3)
- g = Schwerkraft (m / s2)
- h = Tiefe eines Objekts von der Oberfläche der Flüssigkeit (m)
- P h = ρgh + P.
- P. = Außenluftdruck (1 atm oder 76 cm Hg)
Je größer der Abstand zwischen Messpunkt und Wasseroberfläche ist, desto größer ist der hydrostatische Druck an diesem Punkt. Dies ist in der Abbildung unten zu sehen. Je höher der Wasserstand, desto höher der hydrostatische Druck am Boden des Gefäßes.
Lesen Sie auch: Pascals Dreiecksformel [FULL] und BeispielproblemInfolgedessen spritzt Wasser weiter in das Gefäß auf der rechten Seite, da der Druck höher ist als das Gefäß auf der linken Seite.
Die obige Formel für den hydrostatischen Druck wird verwendet, um den Wert des hydrostatischen Drucks in einem geschlossenen Gefäß zu ermitteln (zum Beispiel: den Druck an einem bestimmten Punkt auf Wasser in einer geschlossenen Flasche, einem Wassertank oder einem geschlossenen Wasserfass).
Um den Gesamtdruck an einem Punkt unterhalb der Wasseroberfläche in offenen Bereichen wie Seen und Meeren und allen offenen Behältern / Behältern zu berechnen, muss der Berechnung der atmosphärische Druck hinzugefügt werden.
Somit ist der gesamte hydrostatische Druck unter offenen Bedingungen gleich dem hydrostatischen Druck von Wasser an diesem Punkt plus der Druckmenge, die auf die Wasseroberfläche wirkt und formuliert wird durch:
Wobei P atm der atmosphärische Druck ist (atmosphärischer Druck auf Meereshöhe von P atm = 1,01 × 105 Pa)
Das Prinzip der hydrostatischen Druckformel
Beachten Sie die folgende Abbildung, um das Prinzip der hydrostatischen Druckformel besser zu verstehen.
- Der vom Angler empfangene Gesamtdruck entspricht dem atmosphärischen Druck (wenn Sie zu jedem Zeitpunkt immer atmosphärischen Druck erhalten), so dass P 1 = P atm
- Der Gesamtdruck, den der Taucher mit der gelben Kappe empfängt, ist Atmosphärendruck plus hydrostatischer Druck in der Tiefe von h2, so dass P 2 = ρgh 2 + P atm
- Der vom rot gekappten Taucher empfangene Gesamtdruck ist Atmosphärendruck plus hydrostatischer Druck in einer Tiefe von h3, so dass P 3 = ρgh 3 + P atm
Da h 3 > h 2 ist , ist P 3 > P 2
Beispiel für ein Problem mit hydrostatischem Druck
Beispiel Problem 1
Ein Fisch, der in einem Aquarium schwimmt. Der Fisch befindet sich 50 cm von der Oberfläche des Aquariums entfernt. Welchen hydrostatischen Druck erhalten Fische?
(Wasserdichte = 1000 kg / m3 und Erdbeschleunigung 10 m / s2)
Siedlung:
Ist bekannt :
- h = 50 cm = 0,5 m
- ρ = 1000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Gesucht : Ph?
Antworten:
- Ph = ρ.gh
Ph = 1000 · 10 · 0,5
Ph = 5000 Pa.
Somit beträgt der hydrostatische Druck, den der Fisch erhält, 5000 Pascal.
Beispiel Problem 2
Ein Taucher taucht in einer Tiefe von 10 m unter der Wasseroberfläche. Wenn die Dichte des Wassers 1000 kg / m3 beträgt und die Erdbeschleunigung 10 m / s2 beträgt, ermitteln und bestimmen Sie den hydrostatischen Druck, den ein Taucher erfährt!
Siedlung:
Ist bekannt :
- h = 10 m
- ρ = 1.000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Gefragt ? =… ..?
Antworten:
- P = ρ. G. h
- P = 1.000. 10. 10
- P = 100.000 N / m²
Also, der hydrostatische Druck Sie Erfahrung = 100.000 N / m2
Beispielproblem 3
Ein Fisch befindet sich wie im folgenden Bild in einem Wasserbad:
Wenn die Dichte des Wassers 1.000 kg / m3 beträgt und die Erdbeschleunigung 10 N / kg beträgt, beträgt der vom Fisch empfangene hydrostatische Druck….?
A. 6.000 N / m²
B. 8.000 N / m²
C. 10.000 N / m²
D. 14.000 N / m²
Siedlung:
Merken! Die Tiefe wird von der Oberfläche der Flüssigkeit aus gemessen.
Ist bekannt :
Finden der Tiefe (h)
h = 140 cm - 60 cm = 80 cm = 0,8 cm
Gesucht: Hydrostatischer Druck (Ph)?
Antworten:
- PH = ρ gh
= 1.000 x 10 x 0,8
PH = 8.000 N / m²
Antwort: B.
Beispiel Problem 4
Der atmosphärische Meeresspiegeldruck beträgt 1,01 x 105 Pa. Warum spüren wir nicht den atmosphärischen Druck, der auf unseren Körper drückt?
a) Die Schwerkraft negiert das Druckgefühl
b) Wir sind seit unserer Geburt an atmosphärischen Druck gewöhnt
c) Die Flüssigkeiten in unserem Körper drücken mit der gleichen Kraft aus dem Körper heraus
d) Die Menge des atmosphärischen Drucks wird aufgrund der Schwerkraft als Null angesehen
Siedlung:
Die richtige Antwort lautet C.
Blut und Flüssigkeiten im menschlichen Körper üben einen Druck aus, der dem atmosphärischen Druck außerhalb des Körpers entspricht. Da der Druck, der im Körper nach außen drückt, der gleiche ist wie der atmosphärische Druck, der auf den Körper drückt, spüren wir keinen atmosphärischen Druck, der auf unseren Körper drückt
Dies ist eine Erklärung der Formel für den hydrostatischen Druck und ein Beispiel für die Anwendung der Formel. Könnte nützlich sein.
