Hüdrostaatiline rõhk
Iga vedelik lükkab kõvemini, mida sügavamale sa lähed, sest suuremal sügavusel on rohkem vedelikku sinu peale kuhjatud, lisades oma raskuse. See rõhk sõltub ainult sellest, kui sügaval sa oled ja mis vedelik see on — pole vahet, kas anum on lai, kitsas või veidra kujuga.
Valem
P = ρ · g · h
- P — rõhk (Pa): veelisa lüke, mida vedelik sellel sügavusel avaldab
- ρ — tihedus (kg/m³): kui palju massi on pakitud igasse kuupmeetrisse vedelikust
- g — vaba langemise kiirendus (m/s²): kui tugevalt gravitatsioon tõmbab, umbes 9,8 Maa pinna lähedal
- h — sügavus (m): kui kaugel allpool vedeliku pinnast sa oled
Lahendatud näide
Veel on tihedus 1000 kilogrammi kuupmeetri kohta. Kui palju rõhku lisab 0,5 meetrit vett, kasutades 9,8 gravitatsiooniks?
- ρ = 1000 kg/m³
- g = 9.8 m/s²
- h = 0.5 m
- P = ρ · g · h
- P = 1000 kg/m³ · 9.8 m/s² · 0.5 m
P = 4900 Pa
Kontrolli end
Kasutades sama vett, missugust rõhku lisab 1,0 meetri sügavus pigem kui 0,5 meetrit?
- Õige vastus: 9800 Pa
- 4900 Pa
- 2450 Pa
Õige! Sügavuse kahekordistamine kahekordistab rõhu: 1000 kg/m³ × 9.8 m/s² × 1.0 m = 9800 Pa.
Lai vann ja kitsas toru on mõlemad täidetud veega samale sügavusele. Kummal on rohkem rõhku põhjas?
- kitsas toru
- lai vann
- Õige vastus: nad on samad
Täpselt! Rõhk sõltub ainult sügavusest ja tihedusest, mitte anuma kujust ega laiusest.
Kus sa seda näed
Betoongravitatsioonipais on ehitatud alusega palju paksemana kui tema tipp, sest vesi lükkab kõvemini, mida sügavamaks ta läheb — iga 10 meetrit vee sügavust lisab umbes 98 000 paskalit, umbes terve lisatmosfääri. Sukelduja tunneb sama seadust kõrvavaluna enne kõike muud: lasku vaid mõni meeter basseinis ja lisatud rõhk on kõrvakelletal juba märgatav.
Tüüpilised vead
Loomulik pakkumine on, et laiem veetulp peab põhjale kõvemini lükkama — ülal on rohkem vett kaalus. Tegelikult rõhk antud sügavusel on identne laias vannas ja õhukeses torus, täidetud samale kõrgusele: P = ρ · g · h ei sisalda laiust, anuma kuju ega kogu ruumala. Teine viga on oodata rõhu kasvamist sügavuse ruuduga — ta kasvab sirgjoones, seega sügavuse kahekordistamine kahekordistab rõhu täpselt.
Kuidas see seondub
Lükkamise teeb lihtsalt ülal kuhjatud vedeliku raskus — sama gravitatsioon, kes valitseb vaba langemist, nüüd surudes ka küljelt kui ülalt. See on kogu fluidide üksuse alus: Paskali seadus küsib, mis juhtub, kui selline rõhk rakendatakse suletud vedelikule ja seda surutakse, ja Archimedese seadus kasvab välja sügavuste vahest eseme põhja ja lae vahel.