Tekanan Hidrostatik
Sebarang bendalir menolak lebih kuat semakin dalam anda pergi, kerana pada kedalaman lebih besar ada lebih banyak bendalir bertimbun di atas anda, menambah beratnya. Tekanan ini bergantung hanya pada kedalaman dan ketumpatan bendalir -- bukan pada bentuk bekasnya.
Formula
P = ρ · g · h
- P — tekanan (Pa): tolakan tambahan yang dikenakan bendalir pada kedalaman itu
- ρ — ketumpatan (kg/m³): berapa banyak jisim dibungkus ke dalam setiap meter padu bendalir
- g — pecutan graviti (m/s²): betapa kuat graviti menarik, kira-kira 9.8 berhampiran permukaan Bumi
- h — kedalaman (m): berapa jauh di bawah permukaan bendalir anda berada
Contoh penyelesaian
Air mempunyai ketumpatan 1000 kilogram per meter padu. Berapa banyak tekanan ditambah oleh 0.5 meter air, menggunakan 9.8 bagi graviti?
- 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
Uji diri anda
Menggunakan air yang sama, berapa tekanan ditambah oleh kedalaman 1.0 meter dan bukannya 0.5 meter?
- Jawapan betul: 9800 Pa
- 4900 Pa
- 2450 Pa
Betul! Menggandakan kedalaman menggandakan tekanan: 1000 kg/m³ × 9.8 m/s² × 1.0 m = 9800 Pa.
Satu bak lebar dan satu tiub sempit kedua-duanya diisi air sehingga kedalaman sama. Yang mana mempunyai lebih banyak tekanan di bahagian bawah?
- tiub sempit itu
- bak lebar itu
- Jawapan betul: mereka sama
Tepat! Tekanan hanya bergantung pada kedalaman dan ketumpatan, bukan pada bentuk atau lebar bekas.
Di mana anda melihat ini
Satu empangan graviti konkrit dibina dengan tapak jauh lebih tebal daripada puncaknya, kerana air menolak lebih kuat semakin dalam ia mendapat -- setiap 10 meter kedalaman air menambah kira-kira 98,000 pascal -- lebih kurang satu atmosfera penuh tambahan. Penyelam merasai gradien yang sama pada badan mereka sendiri.
Kesilapan biasa
Andaian semula jadi ialah turutan air lebih lebar mesti menolak lebih kuat di bahagian bawah -- ada lebih banyak air menimbang ke bawah. Sebenarnya tekanan pada kedalaman tertentu serupa dalam bak lebar dan tiub nipis yang diisi hingga ketinggian sama: P = ρ · g · h tidak mengandungi lebar, tiada bentuk bekas, tiada jumlah isipadu.
Bagaimana ia bersambung
Yang melakukan penolakan itu hanyalah berat bendalir bertimbun di atas -- graviti yang sama yang mentadbir jatuh bebas, kini menekan ke sisi dan ke bawah. Ini adalah asas bagi keapungan: tekanan di bahagian bawah objek terendam melebihi tekanan di bahagian atasnya, dan beza itulah daya tujah ke atas Archimedes.