Давление — это мера распределения силы на некоторой площади. Давление может создаваться не только твёрдыми телами, но и жидкими или газообразными. Использование этой физической величины для жидкостей имеет некоторые особенности, которые изучают на уроках физики в 7 классе. Рассмотрим их подробнее, выведем формулу давления жидкости.
Напомним, что молекулы в жидкости связаны друг с другом слабо и совершают хаотичные тепловые движения. Если на молекулу действует сила со стороны вышележащего слоя, а вниз её «не пускает» нижележащий слой, то молекула начинает смещение вбок. Получается, что усилие поршня, направленное вниз, будет передаваться в жидкости не только вниз, но и в стороны. При этом за счёт хаотичного движения молекул «траектория передачи силы» может быть любой, сколь угодно извилистой — сила будет передаваться по этому пути через жидкость и создавать давление в любой точке.
Давление, производимое на жидкость, передаётся в любую точку жидкости без изменения во всех направлениях. Данный закон был открыт Б. Паскалем, и носит его имя. В честь этого физика также была названа единица измерения давления.
Давление в глубине жидкости
Вторым источником давления жидкости является её собственный вес.
Этот вес будет распределён по площади дна ёмкости, содержащей жидкость, и мера этого распределения характеризуется давлением.
Если сосуд имеет площадь дна $S$, и столб жидкости в нём будет иметь высоту $h$, то объём этой жидкости будет равен:
$$V=Sh$$
Если плотность жидкости равна $rho$, то масса жидкости равна:
$$m=rho V=rho Sh$$
Вес покоящегося тела равен силе тяжести. То есть:
$$P=mmathrm{g} =rho Sh mathrm{g}$$
Этот вес распределён по площади дна $S$. Следовательно, давление на дне сосуда будет равно:
$$p={Pover S}={ rho Sh mathrm{g}over S} $$
Сокращая значение площади, получаем формулу давления жидкости на глубине $h$:
$$p = rho mathrm{g} h$$
В данную формулу не входит площадь дна сосуда. Сосуд может иметь любую форму, давление жидкости на его дно будет определяться только высотой столба жидкости и её плотностью. По этой же формуле определяется давление в любой точке жидкости, не только на дне.
Что мы узнали?
Давление в жидкости распространяется во все стороны без изменений. Источником этого давления может являться внешняя сила или вес самой жидкости. В последнем случае давление жидкости зависит только от плотности этой жидкости и от глубины точки измерения.
