Tlak - atmosferski, hidrostatski i hidraulički

Tlak je skalarna fizikalna veličina kojom opisujemo djelovanje sile \(F\) okomito na površinu \(A\). Često nailazimo i na oznaku \(S\) za površinu. Fizikalna oznaka za tlak je \(p\), a osnovna mjerna jedinica je Pascal [Pa]. Osim Pascala često nailazimo na mjernu jedinicu bar, a jedan bar iznosi:

Primjerice tlak koji stvaraju čestice plina u posudi s donje strane klipa po iznosu je jednak tlaku s gornje strane klipa, ako taj klip miruje. Tako tijelo mase \(m\) pritišče klip silom \(mg\) i stvara tlak jednak tlaku koji stvaraju čestice plina s unutarnje strane:

Tlak je općenito po iznosu jednak

Uobičajeni tlak koji stvara težina stupca zraka iznad nas nazivamo atmosferski tlak i njegova je vrijednost:

Pascalov zakon

Čestice fluida (tekućine ili plina) u zatvorenoj posudi prenose vanjski tlak jednako u svim smjerovima.

Na slici je prikazan princip rada hidrauličke dizalice. Silom \(F_1\) djelujemo na manji klip hidrauličke dizalice čime stvaramo tlak \(p_1\). Po Pascalovom zakonu čestice fluida u pumpi prenose tlak što rezultira jednakim tlakom na većem klipu. Onoliko puta koliko je površina \(A_2\) veća od površine \(A_1\) toliko će puta sila \(F_2\) biti veća od sile \(F_1\).

Gustoća

Gustoću tijela \(\rho \) definiramo kao omjer mase \(m \) i volumena \(V\).

Hidrostatski tlak

Tlak u fluidu gustoće \(\rho\) na dubini \(h\) zovemo hidrostatski tlak. On je po iznosu jednak:

Ako je tekućina u kojoj promatramo neku točku na određenoj dubini otvorena i iznad nje se nalazi zrak, tada je ukupni tlak na dubini jednak zbroju atmosferskog i hidrostatskog tlaka:

U - cijev

U-cijev je element koji se koristi za određivanje gustoće nepoznate tekućine mjereći visinu stupca u cijevi ako je gustoća druge tekućine poznata.

Na slici je prikazan najjednostavniji oblik U-cijevi. Poznavajući gustoću jedne tekućine \(\rho_1\) možemo odrediti gustoću nepoznate tekućine \(\rho_2\). Oba kraja U-cijevi izvana osjete atmosferski tlak pa njega možemo zanemariti i do nepoznate gustoće dolazimo izjednačavanjem hidrostatskih tlakova u oba dijela cijevi, pri čemu moramo izmjeriti visine stupaca pojedine tekućine \(h_1\) i \(h_2\).