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细说液体压强公式

 王老师说物理 2021-10-29

液体由于具有流动性,其压强特点与固体是不同的。在本文中王老师向大家介绍液体压强公式p=ρgh的来源及使用时应注意的问题。

一、知识储备

1、压强公式:p=F/S

2、液体压强特点:液体对容器底部和侧壁有压强;液体内部向各个方向有压强,同一深度各方向的液体压强都相等,越深的位置液体压强越大;同一深度时,液体的密度越大压强越大。

二、公式来源

如果下图所示,我们要计算A点处的液体压强。 

由液体压强特点可知,A点处向各个方向都有压强且各方向的压强都相等。 

为了方便,我们只计算A点处竖直向下的压强pA

在不知道其他公式时,我们只能利用学过的压强公式:p=F/S进行计算,但是对于一个点来说,是没有面积的(或者说面积为零),那怎么办呢?这就需要我们把点的问题过渡到面的问题

我们假设在A点旁边相同深度有点B和点C,由液体压强特点可知:B点、C点处的压强与A点处的压强是相同的 

同理,B、C两点之间假设有无数个点,这无数个点处的压强也相同

无数个点构成了一个平面,该平面受到的压强与A点处的压强相等,这样我们利用p=F/S计算出这个平面受到的压强就得到了A点处的压强。(将点的问题过渡到了面的问题)

 这个平面受到的压力F等于平面上方液柱的重力G。我们假设平面的面积为S,液柱的高度(A点的深度)为h,液体的密度为ρ。

经过一系列的推导计算,我们得到了p=ρgh这个公式。这个公式中没有面积S,这样又由面的问题回归到点的问题。以后在计算液体压强时,我们可以直接利用p=ρgh这个公式进行计算

三、注意事项

1、正确理解公式p=ρghh的含义。h是指计算位置到最高自由液面的竖直距离,可理解为计算位置的深度,尽量不要理解为高度,否则容易选错数据。

上图中都应选择h1

2液体密度ρ的单位必须为kg/m3,深度h的单位必须为m。千万不要选择g/cm3cm作为密度和深度的单位,大家想一想这是为什么?(对了,因为g的单位是N/kg

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