Hidrosztatikai nyomás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Hidrosztatikai nyomás (vagy hidrosztatikus nyomás) gravitációs tér jelenléte esetén folyadékokban és gázokban keletkező többlet nyomás. Nagysága a gravitációs tér irányába növekszik. Csak olyan esetekben jön létre, ha külső hatások akadályozzák, hogy a folyadék vagy gáz részecskéi a gravitációs tér hatására, annak irányába folyamatosan gyorsuló mozgást végezzenek.

Példák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Például a földi légkör esetében a Föld szilárd kérge akadályozza, hogy a légkör molekulái a gravitációs tér irányába (a Föld középpontja felé) végezzenek folyamatosan gyorsuló mozgást. Ugyanígy az asztalon nyugvó pohárban lévő víz esetében a pohár, míg a tó vizénél a tó szilárd feneke akadályozza ezt. A Föld körül keringő űrhajóban a vízben nincsen hidrosztatikai nyomás (ott a víz a pohár alján nem is gyűlik össze, hanem a levegőben lebeg), mert ugyan a Föld gravitációs tere jelen van (és nem elhanyagolható mértékű), de az űrállomás a Föld körüli pályáján haladva folyamatosan a gravitációs tér irányába (a Föld középpontja felé) gyorsuló mozgást végez (folyamatosan "zuhan", csak a nagy sebessége miatt nem esik le, hanem mindig "túlszaladva" létrejön a keringése). Szintén nincs hidrosztatikai nyomás akkor, ha a földi körülmények között egy tartályban lévő folyadék vagy gáz szabadon esik, például egy pohár víz aljába lenyomott pingpong labda nem jön fel, amíg a pohár szabadon esik.

Jelenség a hidrosztatikai nyomás folyamán[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Ha egy folyadékkal töltött edény falára lyukat fúrunk, a hidrosztatikai nyomás következményeként a folyadék távozik az edényből. A kiömlő víz energiája (vagyis, hogy milyen messze fog talajt érni az edénytől) függ a nyomástól, a folyadékoszlop magasságától, gravitációtól.

A folyadék (és a gázok) belsejében minden pontban tapasztalható nyomás, amely a hely fölötti gáz- illetve folyadék súlyából származik. A nyomás tulajdonképpen területegységre eső erő, az erő itt pedig a nehézségi erő. A nyomás minden irányban hat, mivel szabadon terjed a közegben. Ennek köszönhetően alakul ki az egyensúlyi állapot, vagyis a fellépő erők ellenére a közeg részecskéi nem mozdulnak el. Különböző mélységekben azonban különböző a nyomás, hiszen eltérő az egyes helyek fölötti folyadékoszlop magassága, így az ebből eredő nyomás.

Egy adott helyen a nyomást kifejezhetjük a következő képlettel: p_h = \rho \cdot g \cdot h ,

ahol ph = hidrosztatikai nyomás (Pascalban kifejezve, Pa), ρ (görög betű. Ró) = a folyadék sűrűsége (kg/m³, kilogramm per köbméter), g = gravitációs gyorsulás (állandó értéke Magyarországon: g = 9,81 m/s² kerekítve 10 m/s²), h = folyadékoszlop magassága (méterben megadva, m).

Kiszámítása másként[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A hidrosztatikai nyomás kiszámítása. Pl: Egy 4 méter mély medence alján, 1m2 felületre ható, a víz sűrűsége 1g/cm3. A hidrosztatikai nyomást úgy lehet kiszámítani, hogy kiszámítjuk 1m2 felületre ható víz súlyát (nem tömegét).

Adatok:
Magasság (H) =4m
Sűrűség (ρ)H2O =1g/cm3=1000kg/m3
Felület (A) =1m2


Tudnunk kell a víz térfogatát, VH2O= A×H (felület × folyadékoszlop magassága)=1m2 × 4m = 4 m3

Most kiszámítjuk a tömegét a víznek: ρH2O × VH2O (sűrűség × térfogat) = 1000 kg/m3 × 4 m3 = 4000 kg

Ennek a súlyát kell venni: (Newtonban, 1N=0,1kg; 10N=1kg) 4000 kg=40.000 N

Nyomás kiszámítása: Fs (súlyerő) ÷ A (felület) = 40.000 N ÷ 1 m2 = 40.000 Pa = 40 kPa

A hidrosztatikai nyomás 40 kPa.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Fizika 7. Mechanika, hőtan. Mozaik kiadó, 2011 (MS-2667)

Lásd még[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Nyomás