محسابه فشار در شارهها
فشار مایعات
فشار ناشی از مایعات دارای ویژگی های بسیار جالب و متفاوت با گازها و جامدات است.
* فشار ناشی از مایع فقط به چگالی و ارتفاع مایع از سطح آزاد آن بستگی دارد. P = p gh
* فشار درون مایع می تواند مربوط به نیروی وزن مایع و نیروی عمودی عکس العمل دیواره ی آن باشد.
* مایعات بر اثر فشاری که ایجاد می کنند به هر سطحی درون خود نیروی عمودی وارد می کنند.
محسابه فشار در شارهها
مطابق شکل زیر بخشی از شاره به ارتفاع h نشان داده شده است که بین دو سطح فرضی A قرار دارد. نیروهای در راستای قائم که بر این بخش از شاره وارد می شود در شکل نشان داده شده است.
چون شاره در حال تعادل است، نیروها متوازن اند و برایند آنها صفر است. بنابراین برای نیروهای در راستای قائم قانون دوم نیوتون را مینویسیم. همچنین به جای F میتوان با توجه به رابطه فشار بنویسیم P×A. به جای m نیز از رابطه چگالی میتوان نوشت v × ρ. و در آخر از طرفین رابطه A را حذف کنیم، رابطه فشار در شاره ها به صورت زیر نوشته می شود:
حال اگر همانند شکل زیر بخواهیم فشار در شاره ها را از سطح شاره تا نقطه ای در عمق h از آن بیابیم باید به جای P۱ از P۰ فشار هوای وارد بر سطح شاره استفاده کنیم.
بنابراین داریم :
به رابطه فوق فشار کل یا فشار مطلق گفته میشود.
فشار در سطح دریای آزاد، حدود ۱۰۵× ۱/۰۱۳ پاسکال (Pa) است و که به آن یک اتمسفر (۱atm) میگوییم.
رابطه فشار کل به ما نشان میدهد که فشار در عمق h از سطح شاره، به اندازه ρgh از فشار P۰ در سطح شاره بیشتر است.
هر دو رابطه P و P۰ برای همه شاره های ساکن و در حال تعادل کاربرد دارد؛ یعنی هم برای مایع ها و هم برای گازها میتوان از آن استفاده کرد.
برای درک بهتر به مثال زیر توجه کنید.
اختلاف فشار در دو نقطه دلخواه از یک شاره
برای محاسبه اختلاف فشار در شاره ها مانند اختلاف فشار آب در عمق های متفاوت و یا اختلاف فشار هوای بالا و پایین یک ساختمان میتوان از رابطه زیر استفاده کرد :
اکنون به مثال زیر توجه کنید.
نکت : اگر فشار هوا روی سطح بالایی مایع داده شود و فشار وارد بر ته مایع خواسته باشند باید فشار هوا را بـ ه فـشار مـایع
اضاف کرد.
