Hydrostatische druk: definitie, formules, principes, voorbeeldproblemen

July 06, 2021
InDiversen

Druk ontstaat zowel door de kracht op een bepaald gebied als door de druk in de vloeistof, in het artikel deze keer zullen we bespreken hoe de druk in een vloeistof of ook wel druk hydrostatisch.

Inhoudsopgave

Hydrostatische druk begrijpen

Hydrostatische druk is een druk die door een vloeistof in alle richtingen op een object wordt uitgeoefend als gevolg van de zwaartekracht.

Dit type druk zal met de tijd toenemen en de diepte, gemeten vanuit de richting van het oppervlak van de vloeistof, vergroten.

Waar je bij deze druk op moet letten, is de dichtheid van een vloeistof die wordt blootgesteld aan een object.

Veelgebruikte voorbeelden zijn water en olie. Water heeft een dichtheid van 1 g/cm² of 1000 kg/m² en oliedichtheid van 0,8 g/cm² of 800 kg/m².

Als gevolg van de zwaartekracht zal het gewicht van de waterdeeltjes de deeltjes eronder drukken, dan verschillende De waterdeeltjes eronder zullen elkaar naar de bodem van het water drukken zodat de druk eronder groter wordt dan topdruk.

instagram viewer

Zodat hoe dieper we naar het wateroppervlak duiken, hoe meer water er zal zijn boven ons met het wateroppervlak zodat de druk die het water op ons lichaam gaat uitoefenen ook toeneemt groot.

Hydrostatische drukeigenschappen:

Er zijn verschillende eigenschappen van hydrostatische druk, waaronder:

Hoe dieper een punt van het vloeistofoppervlak verwijderd is, hoe hoger de hydrostatische druk.
De druk van de vloeistof in alle richtingen is hetzelfde.
De hydrostatische druk is afhankelijk van de diepte, de dichtheid van de vloeistof en de versnelling door de zwaartekracht.
Hangt niet af van de vorm van de container.

Hydrostatische drukformule:

Deze hydrostatische druk kan niet worden beïnvloed door de massa of het gewicht van het water, het oppervlak van het water of de vorm van het watervat en deze druk drukt in alle richtingen.

De eenheid van druk is Newton per vierkante meter (N/m²) / Pascal (Pa).

De volgende formule wordt gebruikt om de hydrostatische druk te vinden, namelijk:

Ph = gh

Informatie:

P_h:Hydrostatische druk (N/m² of Pa) >> 1 atm = 1 Pa
: Dichtheid (km/m³)
g: zwaartekracht (m/s²)
h: De diepte van een object vanaf het oppervlak van de vloeistof (m)
P_h: gh + P
P: Buitenluchtdruk (1 atm / 76 cm Hg)

Hoe groter de afstand van het meetpunt tot de richting van het wateroppervlak, hoe groter de hydrostatische druk op dat punt.

Dit blijkt uit onderstaande afbeelding die laat zien dat hoe hoger het waterniveau, hoe groter de hydrostatische druk op de bodem van het vat.

Daardoor zal het water rechts verder het vat in spuiten omdat de druk hoger is dan het vat links.

De bovenstaande formule wordt gebruikt als hulpmiddel om de waarde van de hydrostatische druk op een gesloten vat te bepalen (bijvoorbeeld: druk op een bepaald punt op water in een gesloten fles, watertank of waterton dus) Gesloten).

Om de totale druk te kunnen berekenen die bestaat op een punt onder het wateroppervlak op een open plek, bijvoorbeeld meren en zeeën of containers met open containers, het vereist een grote toename van de atmosferische druk binnenin de berekening.

De totale hydrostatische druk in de open toestand is dus gelijk aan de hydrostatische druk van water op dat punt, maar toegevoegd door de hoeveelheid druk die op het oppervlak van het water werkt dat is geformuleerd is met:

P_totaal = P_waterkracht + P_Geldautomaat
P_totaal= gh + P_Geldautomaat

Informatie:

P_Geldautomaat is atmosferische druk (atmosferische druk op zeeniveau is P_Geldautomaat = 1,01×10⁵Vader).

De druk van een vloeistof hangt nauw samen met: Wet van Archimedes & De wet van Pascal.

Principe van hydrostatische druk

Bekijk de onderstaande afbeelding om het principe van de formule voor hydrostatische druk beter te begrijpen:

hydrostatische druk wordt beïnvloed door:

Informatie:

De totale druk die door de visser wordt ontvangen is gelijk aan de atmosferische druk (indien altijd atmosferische druk te allen tijde), zodat: P₁ = P_Geldautomaat
De totale druk die de gele tankduiker ontvangt, is gelijk aan de atmosferische druk plus de hydrostatische druk op diepte h2. tot P₂ = gh₂+ P_Geldautomaat
De totale druk die de rode tankduiker ontvangt, is gelijk aan de atmosferische druk plus de hydrostatische druk op een diepte van h3. tot P₃ = gh₃+ P_Geldautomaat

omdat, h₃ > h₂, zodat P₃ > P_2.

Voorbeeld van hydrostatische druk

Hier zijn enkele voorbeelden van hydrostatische druk die in het dagelijks leven voorkomen, waaronder:

Het afvoergat voor het waterreservoir is aan de onderkant van het reservoir aangebracht zodat water en vuil in het waterreservoir er soepel uit kan lopen.
De onderkant van het waterbad is dikker gemaakt dan de bovenkant om de grote waterdruk aan de onderkant te weerstaan.
De onderkant van de dam is dikker gemaakt dan de bovenkant om de hoge waterdruk aan de onderkant te weerstaan.
Bij dieper zwemmen zal een duiker een pijnlijk oor voelen. Dit komt omdat hoe dieper we duiken, hoe groter de druk.
Bij infusie moet de infusie worden geplaatst in een deel van het lichaam met een lagere bloeddruk dan de infusiedruk, zodat de infusievloeistof in het lichaam van de patiënt kan stromen. Als de bloeddruk hoger is dan de infuusdruk, zal het bloed door de infuusslang naar de infuuszak stromen.
De vorm van de onderzeeër is gemaakt als de vorm van een torpedo om hydrostatische druk in de zee te weerstaan.

Voorbeeld van problemen

Om het u gemakkelijker te maken de verschillende beschrijvingen hierboven te begrijpen, geven we hier enkele voorbeelden van hydrostatische druk en hun uitleg, waaronder:

1. Atmosferische druk op zeeniveau is 1,01 x 105 Pa. Waarom kunnen we de atmosferische druk niet voelen wanneer deze op ons lichaam drukt?

EEN. Atmosferische druk wordt als nul beschouwd vanwege de zwaartekracht.
B. Zwaartekracht elimineert het gevoel van druk.
C. De vloeistoffen in ons lichaam kunnen het lichaam met dezelfde kracht naar buiten duwen.
D. We zijn vanaf de geboorte gewend aan atmosferische druk.

Antwoord:

Het juiste antwoord is C.

Omdat het bloed en de vloeistoffen in het menselijk lichaam dezelfde druk uitoefenen op de atmosferische druk die het lichaam verlaat.

Omdat de druk die uit het lichaam duwt dezelfde is als de atmosferische druk die op het lichaam drukt, zullen we de atmosferische druk die op ons lichaam drukt niet kunnen voelen.

2. Een schildpad die in het aquarium zwemt. De schildpadden bevinden zich op 50 cm van het oppervlak van het aquarium. Bereken de hydrostatische druk die de schildpad ontvangt?
(dichtheid water = 1000 kg/m³ en versnelling door zwaartekracht 10 m/s²)

Antwoord:

Is bekend:

h = 50 cm = 0,5 m
= 1000 kg/m³
g = 10 m/s²

Gevraagd:

Ph???

Oplossing:

Ph = .g.h
Ph = 1000 x 10 x 0,5
Ph = 5000Pa.

We kunnen dus weten dat de hydrostatische druk die de schildpad ontvangt 5000 pascal is.

3. Kijk naar de foto hieronder!

hydrostatische druk op een punt in een diepte van water hangt af van:

In de bovenstaande afbeelding worden twee drukken uitgeoefend op een U-vormige buis gevuld met kwik, die direct is verbonden met vrije lucht of atmosferische druk. Wat is de druk Pa als het waterpeilverschil (H) 1,2 m is?

(dichtheid kwik = 13.600 kg/m³)

Oplossing:

Is bekend:

Oplossing:

Zodat het de grootte van de druk aan de rechterkant kan worden verkregen (P_een ) is 2,61 x 10⁵ P_een.

Hoewel het hoogteverschil maar klein is, is de dichtheid van de vloeistof die moet worden onderdrukt erg groot (meer dan 13 keer) in vergelijking met gewoon water.

Daarom is er tot 13 keer meer druk nodig om kwik te onderdrukken dan gewoon water.

4. Een duiker maakt een duik op een diepte van 10 m onder het wateroppervlak. Als de dichtheid van water 1000 kg/m. is³ en de versnelling door de zwaartekracht is 10 m/s², zoek en bepaal vervolgens de waarde van de hydrostatische druk die een duiker ervaart!

Antwoord:

Is bekend:

h = 10 m
= 1000 kg/m³
g = 10 m/s²

Gevraagd P =…???

Oplossing

P =. g. h
P = 1000. 10. 10
P = 100.000 N/m²

Zodat de hydrostatische druk die de duiker ervaart = 100.000 N/m. is².