ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างความดันของของแข็งและของเหลวคือความดันของของแข็งเกิดขึ้นเนื่องจากน้ำหนักของของแข็งเท่านั้น ในขณะที่ความดันของของเหลวเกิดขึ้นเนื่องจากทั้งน้ำหนักและการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของเหลว
ความดันเป็นแนวคิดที่สำคัญมากในวิชาฟิสิกส์ แนวคิดเรื่องแรงดันมีบทบาทสำคัญมากในการใช้งาน เช่น เทอร์โมไดนามิกส์ แอโรไดนามิก กลศาสตร์ของไหล และการเสียรูป ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องมีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับแรงกดดันเพื่อที่จะเป็นเลิศในสาขาใดๆ ก็ตามที่ใช้ความกดดันเป็นแนวคิดพื้นฐาน
ความดันของของแข็งคืออะไร
ความดันของของแข็งเกิดขึ้นจากน้ำหนักของของแข็งเราสามารถตีความแรงกดดันนี้โดยใช้อาร์กิวเมนต์ตามแรงดันของเหลว อะตอมภายในของแข็งนั้นคงที่ ดังนั้นจึงไม่มีการสร้างแรงกดดันจากการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของของแข็ง แต่น้ำหนักของเสาทึบที่อยู่เหนือจุดใดจุดหนึ่งมีผลกับจุดดังกล่าว สิ่งนี้สร้างแรงกดดันภายในของแข็ง
อย่างไรก็ตาม ของแข็งไม่ขยายตัวหรือหดตัวในปริมาณมากเนื่องจากแรงกดดันนี้ ความดันที่ด้านข้างของของแข็ง ซึ่งตั้งฉากกับเวกเตอร์น้ำหนัก จะเป็นศูนย์เสมอ ดังนั้นของแข็งจึงมีรูปร่างเป็นของตัวเอง ไม่เหมือนกับของเหลวที่มีรูปทรงเป็นภาชนะ
ความดันของของเหลวคืออะไร
เพื่อให้เข้าใจแนวคิดเรื่องแรงดันของของเหลว เราต้องเข้าใจแนวคิดของแรงดันโดยทั่วไปก่อน ความดันของของไหลคงที่เท่ากับน้ำหนักของคอลัมน์ของไหลเหนือจุดความดันที่เราวัด ดังนั้นความดันของของไหลคงที่ (ไม่ไหล) จะขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของของไหล ความเร่งโน้มถ่วง ความดันบรรยากาศ และความสูงของของเหลวเหนือจุดที่วัดความดันเท่านั้นนอกจากนี้เรายังสามารถกำหนดความดันเป็นแรงที่กระทำโดยการชนกันของอนุภาค ในแง่นี้ เราสามารถคำนวณความดันโดยใช้ทฤษฎีจลนพลศาสตร์ของโมเลกุลของก๊าซและสมการของแก๊ส คำว่า “ไฮโดร” หมายถึงน้ำและคำว่า “สถิต” หมายถึงไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฮโดรสแตติกคือแรงดันของน้ำที่ไม่ไหล อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ใช้ได้กับของเหลวทุกชนิด รวมถึงแก๊สด้วย
เนื่องจากแรงดันไฮโดรสแตติกคือน้ำหนักของคอลัมน์ของไหลที่อยู่เหนือจุดที่วัดได้ เราสามารถให้สมการเป็น P=hdg โดยที่ P คือแรงดันไฮโดรสแตติก h คือความสูงของพื้นผิวของของไหลในรูปแบบ จุดที่วัดได้ d คือความหนาแน่นของของไหล และ g คือความเร่งโน้มถ่วง
รูปที่ 01: แรงดันของของเหลว
ความดันรวมบนจุดที่วัดได้คือการรวมกันของความดันไฮโดรสแตติกและความดันภายนอก (เช่น ความดันบรรยากาศ) บนผิวของเหลว ความดันที่เกิดจากของไหลเคลื่อนที่จะแตกต่างจากของไหลคงที่ เราสามารถใช้ทฤษฎีบทเบอร์นูลลีในการคำนวณแรงดันไดนามิกของของเหลวอัดตัวไม่ปั่นป่วน
ความดันของของแข็งและของเหลวต่างกันอย่างไร
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างความดันของของแข็งและของเหลวคือความดันของของแข็งเกิดขึ้นเนื่องจากน้ำหนักของของแข็งเท่านั้น ในขณะที่ความดันของของเหลวเกิดขึ้นเนื่องจากทั้งน้ำหนักและการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของเหลว เมื่อคำนวณความดันเหล่านี้ เราสามารถคำนวณความดันของของแข็งโดยใช้น้ำหนักของของแข็งและความดันของของเหลวโดยใช้ทั้งน้ำหนักของของเหลวและการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของเหลว เมื่อพิจารณาถึงรูปร่างของของแข็งและของเหลวแล้ว ของแข็งจะมีรูปร่างที่แน่นอน เพราะแรงกดที่ด้านข้างของของแข็งซึ่งตั้งฉากกับเวกเตอร์น้ำหนัก จะเป็นศูนย์เสมอ ในขณะที่ของเหลวจะได้รูปร่างของภาชนะเพราะแรงดันของเหลวกระทำที่ด้านข้าง ของของเหลวและด้านล่าง
สรุป – แรงดันของของแข็งเทียบกับของเหลว
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างความดันของของแข็งและของเหลวคือความดันของของแข็งเกิดขึ้นเนื่องจากน้ำหนักของของแข็งเท่านั้น ในขณะที่ความดันของของเหลวเกิดขึ้นเนื่องจากทั้งน้ำหนักและการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของเหลว