압력-점진력

압력-점진력은 표면에 걸친 압력의 차이가 있을 때 발생하는 힘이다. 일반적으로 압력은 표면을 가로지르는 단위 면적당 힘이다. 그렇다면 표면에 걸친 압력의 차이는 힘의 차이를 의미하며, 균형을 맞출 추가적인 힘이 없을 경우 뉴턴의 두 번째 운동 법칙에 따라 가속이 발생할 수 있다. 그 결과 발생하는 힘은 항상 높은 압력 영역에서 낮은 압력 영역으로 향한다. 유체가 평형 상태일 때(즉, 순력이 없고 가속도가 없을 때), 시스템은 정수 평형 상태라고 한다. 대기의 경우 중력에 의해 압력 저하의 힘이 균형을 이루며 정수 평형을 유지한다. 예를 들어, 지구의 대기에서는 기압이 지구 표면 위의 고도에서 감소하여 대기에 작용하는 중력에 대항하는 압력 저하력을 제공한다.

형식주의

밀도 $\rho {\displaystyle }$ ${\displaystyle \rho$ $\},$ 높이 $d{\displaystyle }$ ${\displaystyle z}$ ${\displaystyle dz$ 표면 면적 $d{\displaystyle }$ ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle dA}$의 입방체 구획을 고려하십시오$.$ The mass of the parcel can be expressed as, ${\displaystyle m=\rho \,dA\,dz}$. Using Newton's second law, ${\displaystyle F=ma}$, we can then examine a pressure difference ${\displaystyle dP}$ (assumed to be only in the ${\displaystyle z}$-direction) to find the resulting force, ${\displaystyle F=-dP}$${\displaystyle d}$ ${\displaystyle A}$= d ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle d}$ ${\displaystyle z}$ ${\displaystyle F=-dP\,dA=\rho$ a$\,dA\,dz$

압력 경사로 인한 가속도는 다음과 같다.

$${\displaystyle a={\frac {-1}{\rho }}{\frac {dP}{dz}}}.}$$

압력 경사의 영향은 보통 힘의 관점에서가 아니라 가속의 측면에서 이런 방식으로 표현된다. 가속도를 보다 정확하게 표현할 수 있는데, 일반적인 압력 $P{\displaystyle }$ ${\displaystyle P}$은 다음과 같다.

$${\displaystyle {\vec{a}={\frac {-1}{\rho }}{\vec {\nabla }P.}$$

따라서 그 결과의 힘(가속)의 방향은 가장 빠른 압력 증가의 반대 방향에 있다.

참조

• 롤랜드 B. 스툴(2000) 과학자와 엔지니어를 위한 기상학, 제2판, 에드. 브룩스/코일, ISBN0-534-37214-7.

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