La pressione dell'acqua aumenta con la profondità perché l'acqua sopra pesa sull'acqua sottostante. La pressione può essere misurata in vari modi. La pressione dell'acqua può essere facilmente calcolata con una semplice equazione che coinvolge profondità, densità e gravità.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

Più vai a fondo nell'acqua, più acqua è sopra di te - e il peso di tutta quell'acqua fa pressione.

Pressione e profondità dell'acqua

L'acqua, come tutte le cose sulla Terra, viene spinta verso il basso dalla forza di gravità. Ogni corpo d'acqua ha un certo peso e questo peso spinge verso il basso su qualunque cosa ci sia sotto. La pressione dell'acqua è il risultato del peso di tutta l'acqua sopra che spinge verso il basso sull'acqua sottostante. Man mano che vai più a fondo in un corpo d'acqua, c'è più acqua sopra, e quindi un peso maggiore che spinge verso il basso. Questo è il motivo per cui la pressione dell'acqua aumenta con la profondità. La pressione dipende solo dalla profondità, ed è la stessa ovunque in una determinata profondità e in ogni direzione.

Unità di pressione

La pressione è misurata in unità di forza (come libbre, libbre .) diviso per area (pollici quadrati, in ^{2). Sono anche comuni altri modi per misurare la pressione. Un'unità spesso conveniente è l'atmosfera, atm, uguale alla pressione dell'atmosfera al livello del mare. Tradizionalmente, la pressione viene misurata utilizzando un barometro, un dispositivo in cui una colonna di liquido (mercurio, in genere) viene spinta dalla pressione dell'aria all'esterno. Per questo motivo, la pressione viene spesso espressa in unità di millimetri di mercurio (mm Hg), corrispondente allo spostamento lungo la colonna del barometro.}

Calcolo della pressione dell'acqua

Il calcolo della pressione dell'acqua è molto semplice. Immagina una superficie piatta alla profondità per cui vuoi calcolare la pressione. Tutto quello che devi fare è trovare il peso di tutta l'acqua su quella superficie, quindi dividerlo per l'area della superficie.

p = W ÷ A dove p è pressione, W è peso, e A è un'area.

Trovare il peso di un corpo idrico

In un campo gravitazionale, come sulla superficie della Terra, tutto è accelerato verso il basso dalla gravità terrestre, dandole peso. Se conosci la massa di un oggetto, puoi trovare il peso moltiplicando la massa per l'accelerazione dovuta alla gravità. Ricorda la seconda legge di Newton: la forza (il peso) equivale all'accelerazione del tempo di massa (gravità).

Puoi trovare la massa, m, di un corpo d'acqua moltiplicando il suo volume, V, per la sua densità, r.

m = Vr

Ora, per trovare il peso, moltiplicalo per l'accelerazione gravitazionale, g (circa 9,80 m /s2 sulla superficie terrestre).

W = gVr

Mettere tutto insieme

Ora abbiamo tutti i pezzi per trovare la pressione dell'acqua a una certa profondità. Sostituendo la nostra equazione per il peso, W, nella nostra equazione di pressione originale, otteniamo:

p = gVr ÷ A

V è il volume dell'acqua sopra la nostra superficie immaginata. Ricorda, il volume è solo la durata, la larghezza e l'altezza. La lunghezza della porzione di larghezza di tempo è semplicemente l'area, A. L'altezza è la profondità, d. Quindi, il volume V può essere riscritto come:

V = dA

Sostituendo questo nella nostra equazione di pressione, otteniamo:

p = gdAr ÷ A

Ora possiamo cancellare A in alto e in basso per ottenere:

p = gdr

La pressione è uguale all'accelerazione gravitazionale, g, volte alla profondità, d, volte il densità dell'acqua, r. L'accelerazione gravitazionale è di 9,80 m /s ^ 2 e la densità dell'acqua è 1 g /cm ^ 3 o 1000 kg /m ^ 3. Inserendo questi numeri, otteniamo un'equazione finale di:

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