Vattentrycket ökar med djupet eftersom vattnet ovanför tynger vattnet under. Trycket kan mätas på en mängd olika sätt. Vattentrycket kan enkelt beräknas med en enkel ekvation som involverar djup, densitet och gravitation.
Ju djupare du går ner i vattnet, desto mer vatten är det ovanför dig — och vikten av allt vatten applicerar tryck.
Vattentryck och djup
Vatten, som allt på jorden, dras nedåt av tyngdkraften. Varje vattenkropp har en viss vikt, och denna vikt trycker nedåt på vad som än ligger under den. Vattentrycket är resultatet av att vikten av allt vatten ovanför trycker ner på vattnet nedanför. När du går djupare in i en vattenmassa, finns det mer vatten ovanför, och därför en större vikt som trycker ner. Detta är anledningen till att vattentrycket ökar med djupet. Trycket beror bara på djupet och är detsamma var som helst på ett givet djup och i alla riktningar.
Tryckenheter
Tryck mäts i kraftenheter (såsom pund, lb.) dividerat med area (kvadrattum, in2). Andra sätt att mäta tryck är också vanliga. En ofta lämplig enhet är atmosfären, atm, lika med atmosfärens tryck vid havsnivån. Traditionellt mäts trycket med en barometer, en anordning där en kolonn av vätska (vanligtvis kvicksilver) trycks upp av lufttrycket utanför. På grund av detta anges trycket ofta i enheter av millimeter kvicksilver (mm Hg), vilket motsvarar förskjutningen längs barometerns kolumn
Beräkna vattentryck
Beräkningen av vattentrycket är mycket enkel. Föreställ dig en plan yta på det djup som du vill beräkna trycket för. Allt du behöver göra är att ta reda på vikten av allt vatten ovanpå den ytan och dividera det sedan med ytans yta.
P=frac{W}{A} där P är tryck, W är vikt och A är områd.
Hitta vikten av en vattenkropp
I ett gravitationsfält , som på jordens yta, accelereras allt nedåt av jordens gravitation, vilket ger den vikt. Om du känner till ett föremåls massa kan du hitta vikten genom att multiplicera massan med tyngdaccelerationen. Kom ihåg Newtons andra lag: kraft (vikt) är lika med massa gånger acceleration (gravitation).
Du kan hitta massan, m, för en vattenförekomst genom att multiplicera dess volym, V, med dess densitet, r.m=Vr
För att hitta vikten, multiplicera den med gravitationsaccelerationen, g (ca 9,80 m/s2 vid jordens yta).
W= gVr
Vi har nu alla bitar för att hitta vattentrycket på ett visst djup. Genom att ersätta vikten W med vår ekvation med vår ursprungliga tryckekvation får vi:
P=frac{gVr}{A}
V är volymen av vattnet ovanför vår tänkta yta. Kom ihåg att volymen bara är längd gånger bredd gånger höjd. Längden gånger bredddelen är helt enkelt området, A. Höjden är djupet, d. Så volymen V kan skrivas om som:
V=dA
Genom att ersätta detta i vår tryckekvation får vi :
Nu kan vi ta bort A från toppen och botten för att få:
P=gdr
Trycket är lika med gravitationsaccelerationen, g, gånger djup, d, gånger vattentätheten, r. Gravitationsaccelerationen är 9,80 m/s^2, och vattnets densitet är 1 g/cm^3, eller 1000 kg/m^3. Om vi lägger in dessa siffror får vi en slutlig ekvation av:
