Tryck i vätskor

Vi gör ett experiment! Ta en plastflaska. Använd en nål eller liknande för att göra tre identiska hål ovanför varandra, med lika långt avstånd mellan dem: ett hål i mitten, ett hål ovanför, halvvägs mellan toppen och mitten och ett under, halvvägs mellan mitten och botten. Tejpa för hålen. Fyll flaskan med vatten.

Dra nu bort tejpen, och se vad som händer. Vattnet rinner ut genom hålen i små strålar. Markera hur långt från flaskan varje stråle når. Är det någon skillnad i vattenflödet från de olika hålen? Den översta strålen är svag, och når inte särskilt långt. Strålen i mitten når något längre.

Den nedersta strålen har den högsta farten och når längre bort ifrån flaskan än de andra två. Du kanske märker att allteftersom flaskan töms och vattennivån i flaskan sjunker, börjar alla tre strålar förlora fart och landar närmare flaskan. Till slut börjar vattenstrålarna en efter en sluta rinna ut från flaskan. Det är tydligt att det finns ett samband mellan avståndet från hålen till vattenytan, och hur långt strålen når. I vårt experiment verkar tyngdkraften på vattnet och drar det nedåt.

När en kraft verkar över ett område, skapar det ett tryck. Dra nu ett streck vid varje hål på flaskan. På det här sättet kan vi föreställa oss att vattnet i flaskan har olika lager. Först tittar vi på linjen vid det översta hålet. Det finns bara ett vattenlager ovanför det, så bara ett lager vatten dras nedåt av tyngdkraften.

Lagret utövar bara en liten kraft vilket betyder att trycket är lågt. Vid det mittersta hålet, finns det två vattenlager ovanför. Två lager av vatten väger mer än ett lager, så tyngdkraften från vattnet är större. Trycket är högre. Ovanför det tredje hålet finns det tre vattenlager.

Så tyngdkraften är ännu större, och trycket är som högst. Mer vatten betyder större tyngd, alltså större kraft, och därför ett större tryck. Trycket som vätskan utövar ökar allteftersom avståndet från ytan ökar. Ju längre ner från vätskans yta, desto större tryck skapas av allt vatten ovanför. Men om tyngdkraften verkar nedåt, varför trycks inte vattnet rakt nedåt från hålen?

Tänk på en vattenballong. Om du trycker på den från ena sidan, buktar den ut åt de andra sidorna. Vatten är en vätska. När du skapar ett tryck på en vätska från ett håll, så flyttar sig vätskan och trycks ut i alla riktningar. Samma sak händer med vattnet i vår flaska.

När tyngdkraften trycker vattnet nedåt, vill vattnet i flaskan röra sig i andra riktningar. Det trycks mot flaskans sidor och pressas ut igenom hålen. Ju högre trycket är ovanifrån, desto högre blir trycket mot flaskans sidor. Ju längre ner du kommer, desto högre blir trycket i alla riktningar. Och ju högre trycket är, desto längre når strålen.

Skulle trycket ha varit annorlunda om behållaren hade haft en annan form? Vi undersöker! Ta två behållare med olika form och gör hål på precis samma höjd på båda behållarna. Fyll båda behållarna till samma nivå. Är det någon skillnad på hur vattnet rinner ut? Så länge båda behållarna är fyllda med samma vätska, betyder samma avstånd från ytan att det är lika högt tryck.

Oavsett vilken form behållaren har!