De waterdruk neemt toe met de diepte omdat het water boven het gewicht naar beneden drukt op het onderliggende water. Druk kan op verschillende manieren worden gemeten. Waterdruk kan eenvoudig worden berekend met een eenvoudige vergelijking die betrekking heeft op diepte, dichtheid en zwaartekracht.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Hoe dieper u in het water gaat, de er is meer water boven je - en het gewicht van al dat water oefent druk uit.

Waterdruk en -diepte van

Water wordt, net als alle dingen op aarde, naar beneden getrokken door de zwaartekracht. Elke waterlichaam heeft een bepaald gewicht en dit gewicht duwt naar beneden op wat eronder ligt. De waterdruk is het resultaat van het gewicht van al het water dat boven op het onderliggende water naar beneden drukt. Naarmate je dieper in een watermassa gaat, is er meer water boven, en dus een groter gewicht naar beneden duwen. Dit is de reden dat de waterdruk toeneemt met de diepte. De druk is alleen afhankelijk van de diepte en is overal gelijk op een bepaalde diepte en in elke richting.

Eenheden van druk

Druk wordt gemeten in eenheden van kracht (zoals pond, lb .) gedeeld door oppervlakte (vierkante inch, in ^{2). Andere manieren om de druk te meten zijn ook gebruikelijk. Een vaak handige eenheid is de atmosfeer, atm, gelijk aan de druk van de atmosfeer op zeeniveau. Traditioneel wordt de druk gemeten met behulp van een barometer, een apparaat waarin een vloeistofkolom (meestal kwik) omhoog wordt gedrukt door de luchtdruk buiten. Daarom wordt vaak druk uitgedrukt in millimeters kwik (mm Hg), wat overeenkomt met de verplaatsing langs de kolom van de barometer.}

Berekening van de waterdruk

De berekening van de waterdruk is erg rechtdoorzee. Stel u een vlak oppervlak voor op de diepte waarvoor u de druk wilt berekenen. Het enige dat u hoeft te doen, is het gewicht van al het water op dat oppervlak te vinden en het vervolgens te delen door het oppervlak van het oppervlak.

p = W ÷ A waarbij p de druk is, W het gewicht is en A is gebied.

Het gewicht van een waterlichaam vinden

In een zwaartekrachtveld, zoals op het oppervlak van de aarde, wordt alles naar beneden versneld door de zwaartekracht van de aarde, waardoor het gewicht krijgt. Als je de massa van een object kent, kun je het gewicht vinden door de massa te vermenigvuldigen met de versnelling als gevolg van de zwaartekracht. Onthoud de tweede wet van Newton: kracht (gewicht) staat gelijk aan massatijdversnelling (zwaartekracht).

Je kunt de massa, m, van een watermassa vinden door het volume ervan te vermenigvuldigen, V, door zijn dichtheid, r.

m = Vr

Om het gewicht te vinden, vermenigvuldig het met de zwaartekrachtversnelling, g (ongeveer 9.80 m /s2 aan het aardoppervlak).

W = gVr

Alles samenvoegen

We hebben nu alle onderdelen om de waterdruk op een bepaalde diepte te vinden. We vervangen onze vergelijking voor het gewicht W in onze oorspronkelijke drukvergelijking:

p = gVr ÷ A

V is het volume van het water boven ons ingebeelde oppervlak. Vergeet niet dat het volume slechts lengte, breedte, hoogte en lengte is. Het lengtetijdsbreedtedeel is eenvoudig het gebied, A. De hoogte is de diepte, d. Dus, het volume V kan worden herschreven als:

V = dA

Dit vervangen door onze drukvergelijking krijgen we:

p = gdAr ÷ A

Nu kunnen we de A uit de boven- en onderkant annuleren om te krijgen:

p = gdr

Druk is gelijk aan de zwaartekrachtversnelling, g, keer de diepte, d, keer de dichtheid van water, r. De zwaartekrachtversnelling is 9,80 m /s ^ 2 en de dichtheid van water is 1 g /cm ^ 3 of 1000 kg /m ^ 3. Als we deze getallen invoeren, krijgen we een definitieve vergelijking van:

p = d (in meter, m) (9.80 m /s ^{2)
(1000 kg /m 3)}