Hidrosztatikai nyomás

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Hidrosztatikai nyomás a folyadékokban és gázokban a folyadék vagy gáz súlyából származó nyomás.

Gravitációs térben a folyadékrétegek nyomják az alattuk levő rétegeket, ennek következtében a folyadékban feszültség, nyomás ébred.

Hidrosztatikai nyomás a nyugvó folyadék belsejében[szerkesztés]

Hydrostatic pressure.jpg

Könnyen belátható, hogy a folyadék belsejében a hidrosztatikai nyomás a mélységgel lineárisan nő.

A folyadékkal teli edényben a felszíntől mélységben lévő keresztmetszetű felületelem felett lévő folyadékoszlop súlya:

,

ahol a nehézségi gyorsulás, azaz a nehézségi erőtér térerőssége.

A kiszemelt felületelemre ható nyomás – a definíciója szerint – egyenlő az erő és a felület hányadosával:

A folyadékoszlop súlyából származó nyomás:

.

Hidrosztatikai nyomás a vízben[szerkesztés]

A vízben egyre mélyebbre merülő búvár egyre nagyobb hidrosztatikai nyomást érez.

10 méter mélyen a vízben ugyanakkora a hidrosztatikai nyomás értéke, mint a nagyjából 105 Pa nagyságú külső légköri nyomás.

A víz sűrűsége: = 1000 kg/m3. A nehézségi gyorsulás értéke becsléssel: = 10 m/s2. A mélység: = 10 m. A fenti összefüggést felhasználva kapjuk:

= 105 Pa.

Hidrosztatikai nyomás és a felhajtóerő[szerkesztés]

ArchimedischesPrinzipHerleitung.svg

A folyadékba helyezett testre a test különböző mélységben lévő pontjainál különbözik a hidrosztatikai nyomás nagysága. Ahogy az ábráról is látszik, a nyomáskülönbségből származó erő felfelé hat. Az erők különbségének kifejezésében a kiszorított folyadék sűrűsége (), test magassága (), és alapterülete szerepel.

A magasság és az alapterület szorzata megegyezik a test térfogatával: .

A felhajtóerő nagysága ezért a kiszorított folyadék súlyával egyenlő:

Az Arkhimédész-törvényében leírt felhajtóerő tehát abból származik, hogy a folyadékban a hidrosztatikai nyomás függ a mélységtől.

Hidrosztatikai nyomás gyorsuló rendszerben lévő folyadék belsejében[szerkesztés]

A Föld körül keringő űrhajóban nem észlelhető a folyadékban hidrosztatikai nyomás. Például a Nemzetközi Űrállomáson nem marad meg a pohárban a víz. Az űrhajóban lévő tárgyakra ugyanis a keringés közben a gravitációs erőn kívül egy ugyanekkora nagyságú centrifugális erő is hat. Így az eredő térerősség nulla. A testeknek nincs súlya, ennek hiányában nem gyűlik össze a pohár alján a víz. A folyadékrészecskéket cseppek formájában csak a felületi feszültségből származó erő tartja egyben.

Szintén nincs hidrosztatikai nyomás akkor, ha a földi körülmények között egy tartályban lévő folyadék vagy gáz szabadon esik, mert a gyorsuló rendszerben fellépő tehetetlenségi erő ugyanakkora mint a nehézségi erő. Hidrosztatikai nyomás hiányában felhajtóerő sem lép fel a folyadékban. Például egy pohár víz aljába lenyomott pingpong labda nem jön fel miközben a pohár szabadon esik.

Források[szerkesztés]

Erostyák J., Litz J.: A fizika alapjai, Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 2003

Lásd még[szerkesztés]

Nyomás