Wzór na ciśnienie hydrostatyczne
Ciśnienie hydrostatyczne poznajemy na lekcjach fizyki w ostatnich latach szkoły podstawowej. Zagadnienie to może pojawić się także na egzaminie ósmoklasisty lub na maturze, jeśli zdecydujemy się zdawać fizykę. W życiu codziennym dość często spotykamy się z tym pomiarem w aplikacjach przemysłowych, dlatego warto dowiedzieć się, czym jest ciśnienie hydrostatyczne i od czego zależy. Jaki jest wzór na ciśnienie hydrostatyczne?
1. Co to jest ciśnienie hydrostatyczne?
Ciśnieniem hydrostatycznym nazywamy ciśnienie, które występuje w niepłynącej - znajdującej się w spoczynku cieczy, na którą działa jednorodne pole grawitacyjne. Ciśnienie to wzrasta razem z głębokością - im wyższy słup cieczy, tym wyższe jest ciśnienie wywierane na dno zbiornika.
Wartość ciśnienia jest zależna także od gęstości cieczy, np. woda - ciecz o dużej gęstości, wywiera na podłoże większe ciśnienie niż ciecz o tej samej objętości, jednak o mniejszej gęstości np. olej.
Na wartości ciśnienia badanej cieczy wpływ na także ciśnienie zewnętrzne. W przypadku zbiorników otwartych, ciśnienie rejestrowane w cieczy to suma ciśnienia pochodzącego od ciężaru cieczy na określonej wysokości i ciśnienie powietrza nad poziomem medium.
Nacisk, jaki wywiera na powierzchnię Ziemi ciężar słupa powietrza o wysokości równej grubości atmosfery ziemskiej to ciśnienie atmosferyczne. Jego średnia wartość na poziomie morza wynosi 1013,25 hPa.
W zamkniętych zbiornikach ciśnienie zewnętrzne to nadciśnienie, które występuje nad powierzchnią cieczy.
Analogiczne ciśnienie w gazie nazywamy ciśnieniem aerostatycznym. Ciśnienie hydrostatyczne nie jest zależne od wielkości oraz kształtu zbiornika. Jeśli chodzi o miejsce w cieczy, zależy jedynie od głębokości.
Jednostką ciśnienia jest Pascal [Pa], który stanowi podstawową jednostkę ciśnienia w układzie SI.
2. Od czego zależy ciśnienie hydrostatyczne?
Wielkości fizyczne, które wpływają na wartość ciśnienia hydrostatycznego (ph) to:
- stała przyspieszenia grawitacyjnego (g);
- wysokość słupa cieczy (h);
- gęstość badanej cieczy (ρ);
- ciśnienie zewnętrzne (po).
3. Jaki jest wzór na ciśnienie hydrostatyczne?
Jak obliczyć ciśnienie hydrostatyczne? Oto wzór:
ph = ρ g h
gdzie:
ph to ciśnienie hydrostatyczne [Pa], p to gęstość [kg/m3], g jest przyspieszeniem ziemskim [m/s2], h wysokością słupa cieczy [m], po zaś ciśnieniem zewnętrznym [Pa].
