Hydrostatischer Druck: Definition, Formeln, Prinzipien, Beispielaufgaben
Druck entsteht durch die Kraft auf eine bestimmte Fläche sowie durch den Druck in der Flüssigkeit, im Artikel dieses Mal werden wir diskutieren, wie der Druck in einer Flüssigkeit oder auch als Druck bekannt ist hydrostatisch.
Inhaltsverzeichnis
Hydrostatischen Druck verstehen
Hydrostatischer Druck ist ein Druck, den eine Flüssigkeit aufgrund der Schwerkraft in alle Richtungen auf einen Gegenstand ausübt.
Diese Art von Druck nimmt mit der Zeit zu und erhöht die Tiefe, gemessen von der Richtung der Flüssigkeitsoberfläche.
Bei diesem Druck ist die Dichte einer Flüssigkeit zu beachten, die einem Gegenstand ausgesetzt ist.
Häufig verwendete Beispiele sind Wasser und Öl. Wasser hat eine Dichte von 1 g/cm²2 oder 1000 kg/m²2 und Öldichte von 0,8 g/cm2 oder 800 kg/m²2.
Infolge der Gravitationskraft drückt das Gewicht der Wasserpartikel die Partikel darunter, dann verschiedene Die darunter liegenden Wasserpartikel drücken sich gegenseitig an den Grund des Wassers, so dass der Druck darunter größer ist als oberster Druck.
Je tiefer wir also an die Wasseroberfläche tauchen, desto mehr Wasser wird vorhanden sein über uns mit der Wasseroberfläche, damit auch der Druck, den das Wasser auf unseren Körper ausübt, zunimmt groß.
Hydrostatische Druckeigenschaften
Es gibt mehrere Eigenschaften des hydrostatischen Drucks, darunter:
- Je tiefer ein Punkt von der Flüssigkeitsoberfläche entfernt ist, desto höher ist der hydrostatische Druck.
- Der Druck der Flüssigkeit in alle Richtungen ist gleich.
- Der hydrostatische Druck hängt von der Tiefe, der Dichte der Flüssigkeit und der Erdbeschleunigung ab.
- Unabhängig von der Form des Behälters.
Hydrostatische Druckformel
Dieser hydrostatische Druck kann nicht durch die Masse oder das Gewicht des Wassers, die Oberfläche des Wassers oder die Form des Wasserbehälters beeinflusst werden und dieser Druck drückt in alle Richtungen.
Die Druckeinheit ist Newton pro Quadratmeter (N/m2) / Pascal (Pa).
Um den hydrostatischen Druck zu ermitteln, wird folgende Formel verwendet, nämlich:
Ph = gh
Information:
- Ph: Hydrostatischer Druck (N/m2 oder Pa) >> 1 atm = 1 Pa
- : Dichte (km/m3)
- g: Schwerkraft (m/s2)
- h: Die Tiefe eines Objekts von der Flüssigkeitsoberfläche (m)
- Ph: gh + P
- P: Außenluftdruck (1 atm / 76 cm Hg)
Je größer der Abstand vom Messpunkt zur Richtung der Wasseroberfläche ist, desto größer ist der hydrostatische Druck an dieser Stelle.
Dies kann durch das folgende Bild belegt werden, das zeigt, dass der hydrostatische Druck am Boden des Behälters umso größer ist, je höher der Wasserstand ist.
Dadurch schießt das Wasser weiter in das rechte Gefäß, da der Druck höher ist als im linken Gefäß.
Die obige Formel wird als Hilfsmittel verwendet, um den Wert des hydrostatischen Drucks an einem geschlossenen Behälter zu bestimmen (zum Beispiel: Druck an einer bestimmten Stelle im Wasser in einer geschlossenen Flasche, Wassertank oder Wasserfass, also geschlossen).
Um zum Beispiel den Gesamtdruck berechnen zu können, der an einer Stelle unter der Wasseroberfläche an einer offenen Stelle herrscht Seen und Meere oder Container mit offenen Containern, erfordert es einen starken Anstieg des atmosphärischen Drucks im Inneren die Berechnung.
Somit ist der hydrostatische Gesamtdruck im geöffneten Zustand gleich dem hydrostatischen Druck des Wassers an diesem Punkt, aber um den Druck, der auf die Oberfläche des formulierten Wassers wirkt, hinzugefügt mit:
Pgesamt = PWasserkraft + PGeldautomat
Pgesamt= gh + PGeldautomat
Information:
PGeldautomat ist der atmosphärische Druck (der atmosphärische Druck auf Meereshöhe ist PGeldautomat = 1,01×105Pa).
Der Druck einer Flüssigkeit hängt eng zusammen mit Gesetz des Archimedes & Pascals Gesetz.
Prinzip des hydrostatischen Drucks
Um das Prinzip der Formel für den hydrostatischen Druck besser zu verstehen, betrachten Sie das folgende Bild:
Information:
- Der vom Angler empfangene Gesamtdruck ist gleich dem atmosphärischen Druck (wenn er immer atmosphärischen Druck erhält), so dass P1 = PGeldautomat
- Der vom Taucher in der gelben Flasche empfangene Gesamtdruck ist gleich dem atmosphärischen Druck plus dem hydrostatischen Druck in der Tiefe h2. bis um P2 = gh2+ PGeldautomat
- Der vom Taucher mit rotem Tank empfangene Gesamtdruck ist gleich dem atmosphärischen Druck plus dem hydrostatischen Druck in einer Tiefe von h3. bis um P3 = gh3+ PGeldautomat
Denn, ha3 > h2, so dass P3 > P2.
Beispiel für hydrostatischen Druck
Hier sind einige Beispiele für hydrostatischen Druck, die im täglichen Leben vorkommen, darunter:
- Die Ablauföffnung für den Wasserbehälter ist am Boden des Behälters angebracht, damit im Wasserbehälter enthaltenes Wasser und Schmutz problemlos austreten können.
- Der Boden des Wasserbades ist dicker als der obere, um dem großen Wasserdruck am Boden standzuhalten.
- Die Unterseite des Damms ist dicker als die Oberseite, um dem hohen Wasserdruck an der Unterseite standzuhalten.
- Beim tieferen Schwimmen spürt ein Taucher ein schmerzendes Ohr. Denn je tiefer wir tauchen, desto größer ist der Druck.
- Bei der Infusion muss die Infusion an einer Körperstelle platziert werden, die einen niedrigeren Blutdruck als der Infusionsdruck aufweist, damit die Infusionsflüssigkeit in den Körper des Patienten fließen kann. Ist der Blutdruck höher als der Infusionsdruck, fließt das Blut durch den Infusionsschlauch zum Infusionsbeutel.
- Die Form des U-Bootes ist der Form eines Torpedos nachempfunden, um dem hydrostatischen Druck im Meer standzuhalten.
Problembeispiel
Um Ihnen das Verständnis der verschiedenen obigen Beschreibungen zu erleichtern, stellen wir Ihnen hier einige Beispiele für hydrostatischen Druck und deren Erläuterungen zur Verfügung, darunter:
1. Der atmosphärische Druck auf Meereshöhe beträgt 1,01 x 105 Pa. Warum können wir keinen atmosphärischen Druck spüren, wenn er auf unseren Körper drückt?
EIN. Der atmosphärische Druck gilt aufgrund der Schwerkraft als Null.
B. Die Schwerkraft beseitigt das Druckgefühl.
C. Die Flüssigkeiten in unserem Körper können den Körper mit der gleichen Kraft herausdrücken.
D. Wir sind von Geburt an an atmosphärischen Druck gewöhnt.
Antworten:
Die richtige Antwort ist C.
Denn Blut und Flüssigkeiten im menschlichen Körper üben den gleichen Druck auf den atmosphärischen Druck aus, der den Körper verlässt.
Da der Druck, der aus dem Körper drückt, der gleiche ist wie der atmosphärische Druck, der auf den Körper drückt, können wir den atmosphärischen Druck, der auf unseren Körper drückt, nicht spüren.
2. Eine Schildkröte schwimmt im Aquarium. Die Schildkröten befinden sich 50 cm von der Oberfläche des Aquariums entfernt. Berechnen Sie den hydrostatischen Druck, den die Schildkröte erhält?
(Wasserdichte = 1000 kg/m²3 und Erdbeschleunigung 10 m/s2)
Antworten:
Ist bekannt:
h = 50 cm = 0,5 m
= 1000 kg/m²3
g = 10 m/s2
Fragte:
Ph???
Lösung:
Ph = .g.h
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000 Pa.
Wir können also wissen, dass der hydrostatische Druck, den die Schildkröte erhält, 5000 Pascal beträgt.
3. Sehen Sie sich das Bild unten an!
Im obigen Bild werden zwei Drücke auf ein mit Quecksilber gefülltes U-förmiges Rohr ausgeübt, das direkt mit freier Luft oder Atmosphärendruck verbunden ist. Wie groß ist der Druck Pa, wenn der Wasserstandsunterschied (H) 1,2 m beträgt?
(Quecksilberdichte = 13.600 kg/m²3)
Lösung:
Ist bekannt:
Lösung:
Damit erhält man den Druck auf der rechten Seite (Pein ) ist 2,61 x 105 Pein.
Obwohl der Höhenunterschied nur gering ist, ist die Dichte der zu unterdrückenden Flüssigkeit im Vergleich zu gewöhnlichem Wasser sehr groß (mehr als das 13-fache).
Daher ist ein bis zu 13-mal höherer Druck erforderlich, um Quecksilber zu unterdrücken als gewöhnliches Wasser.
4. Ein Taucher macht einen Tauchgang in einer Tiefe von 10 m unter der Wasseroberfläche. Wenn die Dichte von Wasser 1000 kg/m² beträgt3 und die Erdbeschleunigung beträgt 10 m/s2, dann finde und bestimme den Wert des hydrostatischen Drucks, dem ein Taucher ausgesetzt ist!
Antworten:
Ist bekannt:
h = 10 m
= 1000 kg/m²3
g = 10 m/s2
Gefragtes P =…???
Lösung
P =. G. ha
P = 1000. 10. 10
P = 100.000 N/m2
Damit der vom Taucher erfahrene hydrostatische Druck = 100.000 N/m. beträgt2.