Давление как физическая величина является важным понятием в физике и определяется как величина силы, действующей перпендикулярно поверхности, на единицу площади.
Единицей СИ для измерения давления как физической величины является Паскаль (па), определяемый как 1 Ньютон на квадратный метр.
P=F/A , где Р-это давление F — сила, приложенная перпендикулярно (по нормали) к поверхности, А — это площадь приложенной силы.
Понимание давления
Самый простой способ понять давление как физическую величину — это представить себе, что вы держите гвоздь и слегка нажимаете на него между указательным и большим пальцами, причем острый конец находится на большом пальце, а головка — на указательном. Большой палец сразу же начнет чувствовать боль, а указательный — нет. Человек оказывает одинаковое усилие как на большой, так и на указательный палец, но давление на большой палец значительно больше из-за небольшой площади, на которую приложена сила.
Давление как физическая величина имеет важное значение во многих физических приложениях; это ключевое понятие механики жидкости, используемое в законе идеального газа для описания энергии газа и во многих других ситуациях.
В механике жидкости давление может создавать много полезных устройств в различных ситуациях. В сантехнике различные площади поперечного сечения труб создают более высокие скорости в разных местах. Это управляет тем, как текут жидкости в реках и шлангах.
Давление в жидкостях без чистого движения, таких как океан или атмосфера, диктует многое из того, что происходит с жидкостями. Атмосфера Земли -это сжимаемая оболочка (изменяющая объем при толчке), состоящая из множества различных газов, поэтому в зависимости от того, где находится человек на Земле, на него будет действовать эта величина (на уровне моря определяется как 1 атм).
Для несжимаемых жидкостей, таких как вода, соотношение
P=pgh дает давление под столбом жидкости
(где ρ- плотность жидкости,
h- это высота слоя жидкости,
g- это ускорение свободного падения
Такие приборы, как ртутный барометр могут быть использованы для определения этой величины из атмосферы.
Давление как физическая величина определяется как сила, приходящаяся на единицу площади. Обычно для описания влияния на поведение жидкости удобнее использовать эту величину, а не силу. Стандартная единица измерения — это Паскаль, то есть Ньютон на квадратный метр.
Для объекта, находящегося на поверхности, сила, давящая на поверхность, равна весу объекта, но в разных ориентациях он может иметь различную площадь контакта с поверхностью и, следовательно, оказывать различное давление.
Ситуации с давлением
Существует множество физических ситуаций, в которых давление является наиболее важной переменной величиной. Если вы чистите яблоко, то это является ключевой переменной: если нож острый, то площадь контакта невелика, и вы можете очистить его с меньшим усилием, приложенным к лезвию.
Если вы должны сделать инъекцию, то давление является самой важной переменной величиной при прохождении иглы через кожу: лучше иметь острую иглу, чем тупую, так как меньшая площадь контакта подразумевает, что требуется меньшая сила, чтобы протолкнуть иглу через кожу.
Когда вы имеете дело с давлением жидкости в состоянии покоя, среда рассматривается как непрерывное распределение вещества.
Но когда вы имеете дело с давлением газа, оно должно быть приближено к среднему от столкновений молекул со стенками.
Давление в жидкости можно рассматривать как меру энергии на единицу объема с помощью определения работы. Эта энергия связана с другими формами энергии жидкости уравнением Бернулли.
Формирование ветра из-за перепадов давления
Давление определяется потоком массы из области высокого давления в область низкого, и это наиболее заметно для газов.
Например, воздушный шар, наполненный воздухом, расширяется, потому что сила растяжения внутри воздушного шара увеличивается и выше, чем снаружи.
Поскольку давление — это свойство, определяющее направление движения массы, то как только баллон освобождается, воздух перемещается из области высокого в область низкого, и баллон сдувается.
Эта тенденция давления перетекать из областей высокого в области низкого является движущей силой ветра на Земле. Из-за неравномерного нагрева Земли различные области находятся под более высоким давлением, чем другие, поэтому это вызывает поток воздуха в атмосфере. Большинство погодных явлений, от ураганов до торнадо, являются продуктом этой физической величины и температуры, а также зависят от вращения Земли.