Давление. Часть 2

Начало статьи читайте здесь.

Нигде нет зависимости от площади, объема или массы банки. Фактически, эта формула не зависит от самой банки, кроме глубины, на которой она находится под поверхностью жидкости. Таким образом, эта формула будет одинаково хорошо работать для любого объекта в любой жидкости. Или вы можете использовать ее, чтобы найти давление на определенной глубине в жидкости, не говоря ни о каком объекте, погруженном в воду вообще. Часто можно увидеть эту формулу в немного другом виде:

$p = ρgh$

Итак, $ρ$ всегда говорит о плотности жидкости, вызывающей давление, а не о плотности объекта, погруженного в жидкость. Величина $h$ о глубине жидкости, поэтому даже если тело будет «ниже» поверхности жидкости, мы указываем положительное число. А величина ускорения под действием силы тяжести $g$ , которая равна 9,8 м/с2.

Оказывается, что сила давления воды не только давит на верхнюю часть банки, давление воды фактически вызывает силу, которая давит на банку со всех сторон.

Общий эффект от давления воды не в том, чтобы заставить тело опуститься вниз. Давление воды на самом деле пытается раздавить тело со всех сторон.

Чтобы лучше понять, как действует давление, можно посмотреть на пример с банкой с другой стороны. Когда банка упала в воду, она вытеснила большое количество молекул воды из области, где сейчас находится банка. Это привело к повышению уровня воды. Но вода притягивается под действием силы тяжести, что заставляет ее пытаться найти самый низкий возможный уровень.

Таким образом, вода пытается заставить себя вернуться в область объема, из которой она была вытеснена, чтобы попытаться снизить общую высоту воды. Независимо от того, находится ли банка (или любой другой объект) в воде или нет, молекулы воды всегда давят друг на друга под действием силы тяжести, когда они пытаются снизить уровень воды до самой низкой возможной точки.

Давление $P$ в формуле $ρgh$ является скаляром, который сообщает вам величину этой силы сжатия на единицу площади в жидкости.

На этом этапе можно задаться вопросом о влиянии веса столба воздуха над столбом воды в общем давлении на верхнюю часть банки. Воздух над столбом воды также давит вниз, и его вес велик. Чтобы получить формулу для общего давления (также называемого абсолютным давлением) в верхней части банки, нужно добавить давление атмосферы Земли:

$p_{общ} = ρgh + p_{атм}$,

Обычно не считают $ρ_{атм}gh$ для подсчета атмосферного давления $p_{атм}$,так как наша глубина в атмосфере Земли практически постоянна для любых измерений, проводимых вблизи суши. Это означает, что атмосферное давление на поверхности Земли остается относительно постоянным.

Значение атмосферного давления на поверхности Земли равно примерно 1,01·105 Па.

Есть небольшие колебания вокруг этого числа, вызванные изменениями в погодных условиях, влажности, высоте и так далее, но по большей части при выполнении физических расчетов мы просто предполагаем, что это число является постоянным и остается неизменным. Это означает, что пока жидкость, для которой вы находите давление, находится вблизи поверхности Земли и подвергается воздействию атмосферы (не в какой-либо вакуумной камере), вы можете найти полное давление (также называемое абсолютным давлением) с помощью этой формулы.

$p_{общ} = ρgh + 1,01·10^5$ Па

Статья по физике на заказ от проверенных исполнителей!

Тест по теме «Давление. Часть 2»