De formule voor hydrostatische druk is P = ρgh , dit stelt dat hoe groter de afstand tussen het meetpunt en het wateroppervlak, hoe groter de hydrostatische druk op dat punt.
Hydrostatische druk is de druk die door een vloeistof in alle richtingen op een object wordt uitgeoefend als gevolg van de zwaartekracht. Hydrostatische druk zal toenemen met toenemende diepte die wordt gemeten vanaf het oppervlak van de vloeistof.
Het ding dat moet worden overwogen bij hydrostatische druk is de dichtheid van een vloeistof die een object raakt. Voorbeelden die vaak worden gebruikt, zijn water en olie. Water heeft een dichtheid van 1 g / cm2 of 1000 kg / m2 en een dichtheid van 0,8 g / cm2 of 800 kg / m2 olie.
Door de zwaartekracht zal het gewicht van de waterdeeltjes de deeltjes eronder drukken, vervolgens zullen de waterdeeltjes eronder elkaar naar de bodem van het water drukken zodat de druk eronder groter zal zijn dan de bovendruk.
Dus hoe dieper we van het wateroppervlak duiken, hoe meer volume water zich boven ons bevindt met het wateroppervlak, zodat de druk die water op ons lichaam uitoefent (hydrostatische druk) nog groter zal zijn.
Hydrostatische drukformule
De hydrostatische druk wordt niet beïnvloed door het gewicht van het water, de oppervlakte van het water of de vorm van het watervat. Hydrostatische druk drukt in alle richtingen. De drukeenheid is Newton per vierkante meter (N / m2) of Pascal (Pa).
De hydrostastische drukformule is:
Ph = ρgh
- P h = Hydrostatische druk (N / m2 of Pa) >> 1 atm = 1 Pa
- ρ = dichtheid (km / m3)
- g = zwaartekracht (m / s2)
- h = diepte van een object vanaf het oppervlak van de vloeistof (m)
- P h = ρgh + P
- P. = Buitenluchtdruk (1 atm of 76 cm Hg)
Hoe groter de afstand tussen het meetpunt en het wateroppervlak, hoe groter de hydrostatische druk op dat punt. Dit is te zien in de onderstaande afbeelding, waar hoe hoger het waterniveau, hoe groter de hydrostatische druk op de bodem van het vat.
Lees ook: de driehoeksformule van Pascal [VOL] en het voorbeeldprobleemHierdoor zal het water aan de rechterkant verder in het vat spuiten omdat de druk hoger is dan het vat aan de linkerkant.
De bovenstaande formule voor hydrostatische druk wordt gebruikt om de waarde van hydrostatische druk in een gesloten vat te vinden (bijvoorbeeld: de druk op een bepaald punt op water in een gesloten fles, watertank of gesloten watervat).
Om de totale druk op een punt onder het wateroppervlak in open gebieden, zoals meren en zeeën en alle open containers / containers te berekenen, is het nodig om de hoeveelheid atmosferische druk bij de berekening te tellen.
De totale hydrostatische druk onder open omstandigheden is dus gelijk aan de hydrostatische druk van het water op dat punt plus de hoeveelheid druk die op het wateroppervlak inwerkt, zoals geformuleerd door:
Waar P atm atmosferische druk is (atmosferische druk op zeeniveau van P atm = 1,01 × 105 Pa)
Het principe van de hydrostatische drukformule
Bekijk de volgende illustratie om het principe van de hydrostatische drukformule beter te begrijpen.
- De totale druk die de visser ontvangt is gelijk aan de atmosferische druk (als je altijd atmosferische druk ontvangt), zodat P 1 = P atm
- De totale druk die de duiker met gele kap ontvangt, is de atmosferische druk plus hydrostatische druk op de diepte van h2, zodat P 2 = ρgh 2 + P atm
- De totale druk die de duiker met rode kap ontvangt, is de atmosferische druk plus hydrostatische druk op een diepte van h3, zodat P 3 = ρgh 3 + P atm
Omdat h 3 > h 2 , dan P 3 > P 2
Voorbeelden van hydrostatische drukproblemen
Voorbeeldprobleem 1
Een vis die in een aquarium zwemt. De vis bevindt zich 50 cm van het oppervlak van het aquarium. Welke hydrostatische druk ontvangen vissen?
(dichtheid van water = 1000 kg / m3 en versnelling door zwaartekracht van 10 m / s2)
Regeling:
Is bekend :
- h = 50 cm = 0,5 m
- ρ = 1000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Gezocht : Ph?
Antwoord:
- Ph = ρ.gh
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000 Pa.
De hydrostatische druk die de vis ontvangt, is dus 5000 pascal.
Voorbeeldprobleem 2
Een duiker maakt een duik op een diepte van 10 m onder het wateroppervlak. Als de dichtheid van het water 1000 kg / m3 is en de versnelling als gevolg van de zwaartekracht van de aarde 10 m / s2, zoek en bepaal dan de hydrostatische druk die een duiker ervaart!
Regeling:
Is bekend :
- h = 10 m
- ρ = 1.000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Gevraagd ? =… ..?
Antwoord:
- P = ρ. g. h
- P = 1.000. 10. 10
- P = 100.000 N / m2
Dus de hydrostatische druk die je ervaart is = 100.000 N / m2
Voorbeeldprobleem 3
Een vis is in een waterbad zoals op de volgende afbeelding:
Als de dichtheid van het water 1000 kg / m3 is en de versnelling als gevolg van de zwaartekracht 10 N / kg, is de hydrostatische druk die de vis ontvangt….?
A. 6.000 N / m2
B. 8.000 N / m2
C. 10.000 N / m2
D. 14.000 N / m2
Regeling:
Onthouden! De diepte wordt gemeten vanaf het oppervlak van de vloeistof.
Is bekend :
De diepte vinden (h)
h = 140cm - 60cm = 80cm = 0,8 cm
Gezocht: hydrostatische druk (ph)?
Antwoord:
- PH = ρ gh
= 1.000 x 10 x 0,8
PH = 8.000 N / m2
Antwoord: B
Voorbeeldprobleem 4
De atmosferische druk op zeeniveau is 1,01 x 105 Pa. waarom voelen we de atmosferische druk niet op ons lichaam drukken?
a) De zwaartekracht heft het gevoel van druk op
b) We zijn gewend aan atmosferische druk sinds we geboren zijn
c) De vloeistoffen in ons lichaam drukken met dezelfde kracht uit het lichaam
d) De hoeveelheid atmosferische druk wordt als nul beschouwd vanwege de zwaartekracht
Oplossing:
Het juiste antwoord is C.
Bloed en vloeistoffen in het menselijk lichaam oefenen een druk uit die gelijk is aan de atmosferische druk buiten het lichaam. Omdat de druk die naar buiten drukt in het lichaam hetzelfde is als de atmosferische druk die op het lichaam drukt, voelen we geen atmosferische druk op ons lichaam
Dus een uitleg van de formule voor hydrostatische druk samen met een voorbeeld van het toepassen van de formule. Zou handig kunnen zijn.
