Hydrostatický a atmosférický tlak
Prečo ťa v hlbokom bazéne tlačia uši viac ako pri hladine?
Čo sa naučíš
- Vypočítam ph = h·ρ·g.
- Odpočítam hydrostatický príspevok od celkového tlaku.
Experiment
V hĺbke 2 m je hydrostatický tlak vody 19 620 Pa. Atmosféra pri hladine mora je v modeli 101 325 Pa. Celkový tlak je súčet, ak prepínač atmosféry zapneš. Ortutový stĺpec barometra patrí atmosfére, nie hĺbke bazéna.
Načítavam simuláciu…
Vyskúšaj
Aký je hydrostatický tlak v 2 m vody?
Vypočítať 19 620 Pa.
- Nastav vodu, hĺbku 2 m a g = 9,81.
- Čítaj hydrostatický riadok, nie celkový tlak.
Hydrostatický tlak je 19 620 Pa.
Overenie pochopenia
Aký hydrostatický tlak je v hĺbke 0,5 m oleja s hustotou 910 kg/m³? g = 9,81.
Na voľnej hladine je hydrostatický tlak:
Vysvetlenie
Zdvojnásobenie hĺbky zdvojnásobí hydrostatický riadok, atmosféru nie. Vypnutie atmosféry nechá len príspevok kvapaliny. Vo výške 1000 m atmosférický riadok klesne.
Na vrstvu kvapaliny tlačí kvapalina nad ňou. Preto ph = h·ρ·g. Tento príspevok je nula na hladine. Celkový tlak pod hladinou je atmosféra plus hydrostatický tlak, ak počítame aj vzduch nad nádržou. Atmosférický tlak meriame barometrom. V modeli klesá s výškou približne exponenciálne s výškovou konštantou 8,5 km. Nie je to tabuľka predpovede počasia.
Pojmy
- Hydrostatický tlak
- Tlak spôsobený tiažou stĺpca kvapaliny.
- Atmosférický tlak
- Tlak vzduchového stĺpca. Pri hladine mora približne 101 kPa.
Príklad
Potápač v 10 m sladkej vody má nad sebou hydrostatický tlak asi 98 kPa, teda takmer ešte jednu atmosféru.
Čo sa často mýli
- Hĺbka v metroch nie je tlak v pascaloch.
- Hydrostatický tlak nezávisí od tvaru nádoby, len od hĺbky a kvapaliny.
Čo model zjednodušuje
Kvapalina má stálu hustotu. Výškový vzťah atmosféry je priblíženie, nie predpoveď na konkrétny deň. Ortutový stĺpec je prepočet, nie výzva s ortuťou pracovať.
Vzorce
Hydrostatický tlak
Tlak stĺpca kvapaliny v hĺbke h.
- p_h
- hydrostatický tlak, Pa
- h
- hĺbka, m
- \rho
- hustota kvapaliny, kg/m³
- g
- gravitačné zrýchlenie, m/s²
Kedy platí: Hustota je stála a hladina je v pokoji. Celkový tlak pod voľnou hladinou je ph plus atmosféra.