La formula per la pressione idrostatica è P = ρgh , questo afferma che maggiore è la distanza tra il punto di misurazione e la superficie dell'acqua, maggiore è la pressione idrostatica in quel punto.
La pressione idrostatica è la pressione esercitata da un liquido in tutte le direzioni su un oggetto a causa della forza di gravità. La pressione idrostatica aumenterà con l'aumentare della profondità misurata dalla superficie del liquido.
La cosa che deve essere considerata nella pressione idrostatica è la densità di un liquido che colpisce un oggetto. Esempi che vengono spesso utilizzati sono l'acqua e l'olio. L'acqua ha una densità di 1 g / cm2 o 1000 kg / m2 e una densità di 0,8 g / cm2 o 800 kg / m2 di olio.
A causa della forza gravitazionale, il peso delle particelle d'acqua premerà le particelle sottostanti, quindi le particelle d'acqua sottostanti premeranno l'un l'altra sul fondo dell'acqua in modo che la pressione sottostante sarà maggiore della pressione superiore.
Quindi, più ci immergiamo in profondità dalla superficie dell'acqua, maggiore è il volume d'acqua che si trova sopra di noi con la superficie dell'acqua, in modo che la pressione che l'acqua esercita sul nostro corpo (pressione idrostatica) sarà ancora maggiore.
Formula di pressione idrostatica
La pressione idrostatica non è influenzata dal peso dell'acqua, dalla superficie dell'acqua o dalla forma del serbatoio dell'acqua. La pressione idrostatica preme in tutte le direzioni. L'unità di pressione è Newton per metro quadrato (N / m2) o Pascal (Pa).
La formula della pressione idrostatica è:
Ph = ρgh
- P h = Pressione idrostatica (N / m2 o Pa) >> 1 atm = 1 Pa
- ρ = densità (km / m3)
- g = Forza di gravità (m / s2)
- h = profondità di un oggetto dalla superficie del liquido (m)
- P h = ρgh + P
- P = Pressione aria esterna (1 atm o 76 cm Hg)
Maggiore è la distanza tra il punto di misurazione e la superficie dell'acqua, maggiore è la pressione idrostatica in quel punto. Questo può essere visto nell'immagine sotto dove maggiore è il livello dell'acqua, maggiore è la pressione idrostatica sul fondo del vaso.
Leggi anche: Formula triangolare di Pascal [COMPLETA] e Problema di esempioDi conseguenza, l'acqua sgorgherà ulteriormente nel vaso sul lato destro perché la pressione è più alta del vaso a sinistra.
La formula per la pressione idrostatica sopra viene utilizzata per trovare il valore della pressione idrostatica in un recipiente chiuso (ad esempio: la pressione a un certo punto sull'acqua in una bottiglia chiusa, serbatoio dell'acqua o barile chiuso).
Per calcolare la pressione totale in un punto al di sotto della superficie dell'acqua in aree aperte, come laghi e mari e tutti i contenitori / contenitori aperti, è necessario aggiungere al calcolo la quantità di pressione atmosferica.
Pertanto, la pressione idrostatica totale in condizioni aperte è uguale alla pressione idrostatica dell'acqua in quel punto più la quantità di pressione che agisce sulla superficie dell'acqua che è formulata da:
Dove P atm è la pressione atmosferica (pressione atmosferica a livello del mare di P atm = 1,01 × 105 Pa)
Il principio della formula della pressione idrostatica
Per comprendere meglio il principio della formula della pressione idrostatica, considerare la seguente illustrazione.
- La pressione totale ricevuta dal pescatore è uguale alla pressione atmosferica (se si riceve sempre pressione atmosferica in qualsiasi momento), in modo che P 1 = P atm
- La pressione totale ricevuta dal subacqueo con il cappuccio giallo è la pressione atmosferica più la pressione idrostatica alla profondità di h2, in modo che P 2 = ρgh 2 + P atm
- La pressione totale ricevuta dal subacqueo con il cappuccio rosso è la pressione atmosferica più la pressione idrostatica a una profondità di h3, in modo che P 3 = ρgh 3 + P atm
Poiché h 3 > h 2 , allora P 3 > P 2
Esempi di problemi di pressione idrostatica
Problema di esempio 1
Un pesce che nuota in un acquario. Il pesce si trova a 50 cm dalla superficie dell'acquario. Quale pressione idrostatica ricevono i pesci?
(densità dell'acqua = 1000 kg / m3 e accelerazione dovuta alla gravità 10 m / s2)
Soluzione:
Noto:
- h = 50 cm = 0,5 m
- ρ = 1000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Ricercato : Ph?
Risposta:
- Ph = ρ.gh
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000 Pa.
Pertanto, la pressione idrostatica che il pesce riceve è di 5000 pascal.
Problema di esempio 2
Un subacqueo sta effettuando un'immersione a una profondità di 10 m sotto la superficie dell'acqua. Se la densità dell'acqua è 1.000 kg / m3 e l'accelerazione dovuta alla gravità è 10 m / s2, trova e determina la pressione idrostatica subita da un subacqueo!
Soluzione:
Noto:
- h = 10 m
- ρ = 1.000 kg / m3
- g = 10 m / s2
Chiesto 😛 =… ..?
Risposta:
- P = ρ. g. h
- P = 1.000. 10. 10
- P = 100.000 N / m2
Quindi, la pressione idrostatica che si verifica è = 100.000 N / m2
Problema di esempio 3
Un pesce è a bagnomaria come nella figura seguente:
Se la densità dell'acqua è di 1.000 kg / m3 e l'accelerazione per gravità è di 10 N / kg, la pressione idrostatica ricevuta dal pesce è….?
A. 6.000 N / m2
B. 8.000 N / m2
C. 10.000 N / m2
D. 14.000 N / m2
Soluzione:
Ricorda! La profondità è misurata dalla superficie del liquido.
Noto:
Trovare la profondità (h)
h = 140 cm - 60 cm = 80 cm = 0,8 cm
Ricercato: pressione idrostatica (Ph)?
Risposta:
- PH = ρ gh
= 1.000 X 10 X 0,8
PH = 8.000 N / m2
Risposta: B
Problema di esempio 4
La pressione atmosferica a livello del mare è 1,01 x 105 Pa. perché non sentiamo la pressione atmosferica premere sui nostri corpi?
a) La forza di gravità annulla la sensazione di pressione
b) Siamo abituati alla pressione atmosferica da quando siamo nati
c) I fluidi nel nostro corpo escono dal corpo con la stessa forza
d) La quantità di pressione atmosferica è considerata zero a causa della gravità
Soluzione:
La risposta corretta è "c.
Il sangue e i liquidi nel corpo umano esercitano una pressione uguale alla pressione atmosferica all'esterno del corpo. Poiché la pressione che preme verso l'esterno nel corpo è la stessa della pressione atmosferica che preme sul corpo, non sentiamo alcuna pressione atmosferica che preme sul nostro corpo
Questa è una spiegazione della formula per la pressione idrostatica e un esempio di applicazione della formula. Può essere utile.