Rõhk vedelikes
Rõhk on pinnaga risti mõjuv jõud pindalaühiku kohta p = F⊥/A. Paigalseisvas vedelikus suureneb rõhk sügavusega, sest alumised kihid kannavad nende kohal oleva vedeliku raskust. Püsiva tiheduse korral p = p₀ + ρgh.
Visuaalne mudel
Skeem on mõtteline; mõõtkavad ei ole sõnasõnalised.
Interaktiivne arvutus
Hüdrostaatiline tasakaal
Õhukese horisontaalse vedelikukihi jõubilansist saadakse dp/dz = −ρg. Konstantse ρ korral annab integreerimine p = p₀ + ρgh. Rõhk sõltub vertikaalsest sügavusest, mitte anuma kujust.
Iga rakenduse alguses tasub määratleda süsteem, alg- ja lõppolek ning ühikud. Mõõtmete kooskõla on tugev kontroll: liita saab ainult sama mõõtmega suurusi ning märgi valik peab vastama kokkulepitud füüsikalisele suunale. Nii saab vea avastada juba enne arvulise tulemuse hindamist.
Absoluutne ja manomeetrirõhk
Absoluutrõhku mõõdetakse vaakumi suhtes; manomeetrirõhk on p − patm. U-toru manomeetris annab kõrguste vahe Δp = ρgΔh. Atmosfäärirõhk muutub kõrguse ja ilma tõttu.
Valem ei asenda füüsikalist mudelit. Enne arvude sisestamist tuleb kontrollida, millised muutujad on püsivad, millised vastastikmõjud kuuluvad süsteemi ja kas kasutatav suurus on skalaar või vektor. Matemaatiliselt korrektne tehe võib muidu kirjeldada valet füüsikalist olukorda.
Pascali printsiip
Suletud peaaegu kokkusurumatus vedelikus kandub rõhumuutus kogu vedelikku. Hüdraulikas F₁/A₁ = F₂/A₂. Jõuvõit ei loo energiat, sest suurem kolb liigub vastavalt lühema tee.
Katsetes saadakse suurused lõpliku täpsusega mõõtmistest. Mõõteriista valik, kalibreerimine, soojus- või hõõrdekaod ja keskkonnatingimused mõjutavad tulemust. Rohkem komakohti kui lähteandmed õigustavad ei suurenda mõõtmise tegelikku informatsiooni.
Liikuv vedelik
Hüdrostaatiline seos kehtib vooluta vedelikule. Püsivas, kokkusurumatus ja väikese viskoossusega voolus seob Bernoulli p, ½ρv² ja ρgz. Väide „suurem kiirus tähendab alati väiksemat rõhku” ei kehti ilma eeldusi kontrollimata.
Igal lihtsal mudelil on kehtivuspiirkond. Tasub küsida, milline eeldus laguneb esimesena väga suure rõhu, kiiruse, sügavuse, temperatuuri või amplituudi korral. Piiride kirjeldamine kuulub mudeli juurde sama loomulikult nagu põhivõrrandi kasutamine.
Kokkusurutavus
Vedelike tihedust võib sageli pidada konstantseks, kuid gaasi tihedus sõltub p-st ja T-st. Suure kõrgusvahemikuga atmosfääris tuleb dp/dz = −ρg siduda olekuvõrrandiga, mitte kasutada üht konstantset ρ väärtust.
Lõpuks kontrollitakse suurusjärku ja piirjuhtu. Kui mõni parameeter nullida või kahekordistada, peab ennustatud muutus sobima kirjeldatud mehhanismiga. Selline kontroll paljastab sageli vale märgi, ühiku või võrdelisuse enne keerukamat arvutust.
Ülesanded
Ülesanne 1
Kui suur lisarõhk on 5,0 m sügavusel vees, ρ = 1000 kg·m⁻³?
Lahendus: Δp ≈ 49,1 kPa.
Ülesanne 2
200 N mõjub pinnale 0,010 m². Leia p.
Lahendus: 20 kPa.
Ülesanne 3
Miks anuma kuju ei esine valemis p = p₀ + ρgh?
Lahendus: Hüdrostaatiline tasakaal sõltub sügavusest, tihedusest ja g-st.