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 $h_2$.