Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Единица давления — это физическая величина, которой измеряют силу, приходящуюся на единицу площади поверхности. Эта статья — подробный разбор темы: что такое давление, какая единица измерения давления принята в системе СИ, как она выводится из ньютона и метра, по каким формулам считают давление твёрдых тел, жидкостей и газов, как переводить значения между единицами и какие числа считаются типичными в технике. Материал построен от простого к сложному, с пошаговыми примерами и разбором частых ошибок. Если нужен готовый расчёт или сводная таблица — воспользуйтесь сервисами ниже.
Это физическая величина, которая характеризует силу, действующую перпендикулярно поверхности и приходящуюся на единицу её площади. Проще говоря, давление показывает, насколько сосредоточена сила: одна и та же сила ощущается по-разному в зависимости от того, на какую площадь она распределена.
Наглядные примеры из жизни объясняют это лучше любой теории. Острый нож режет легче тупого, хотя усилие руки одинаково: у острого лезвия площадь контакта крошечная, поэтому оно огромно. Гусеничный трактор не проваливается в рыхлый грунт, хотя весит больше легковой машины: его вес распределён по большой площади гусениц, и нагрузка на почву невелика. Кнопка легко входит в доску под нажимом пальца, потому что остриё концентрирует силу на ничтожной площадке.
Отсюда главное правило: эффект тем больше, чем больше сила и чем меньше площадь, на которую она действует. Именно эта зависимость и записывается формулой.
Основная формула связывает три величины — силу, площадь и само давление.
P = F / S
Формула читается так: чтобы найти искомую величину, силу делят на площадь, по которой она распределена. Если силу увеличить вдвое, результат вырастет вдвое; если ту же силу распределить по вдвое большей площади, он уменьшится вдвое. Из этой же формулы выводятся две обратные: сила равна давлению, умноженному на площадь (F = P · S), а площадь равна силе, делённой на давление (S = F / P).
Важно следить за единицами. Если силу подставить в ньютонах, а площадь — в квадратных метрах, результат получится в паскалях. Если площадь задана в квадратных сантиметрах или миллиметрах, её предварительно переводят в квадратные метры, иначе результат будет ошибочным в тысячи раз.
Основная единица давления в системе СИ — паскаль (Па), названная в честь французского учёного Блеза Паскаля. Один паскаль равен давлению, которое создаёт сила в один ньютон, равномерно распределённая по площади в один квадратный метр.
1 Па = 1 Н / 1 м² = 1 Н/м²
Паскаль — очень малая величина. Лист бумаги, лежащий на столе, давит с усилием около нескольких паскалей; ладонь, прижатая к стене, создаёт сотни паскалей. Поэтому в технике паскаль почти не используют в чистом виде, а применяют производные единицы СИ:
Международная система единиц считает паскаль основной единицей измерения давления, а все внесистемные единицы — бар, атмосферу, миллиметр ртутного столба — приводят к нему через коэффициенты.
Чтобы понять, почему паскаль именно такой, полезно проследить цепочку базовых единиц. Сила измеряется в ньютонах, а ньютон, в свою очередь, выражается через основные единицы СИ — килограмм, метр и секунду.
1 Н = 1 кг · м / с²
1 Па = 1 Н/м² = 1 кг / (м · с²)
Это означает, что паскаль — производная единица: она не вводится отдельно, а полностью складывается из килограмма, метра и секунды. Благодаря этому расчёты в системе СИ остаются согласованными: подставляя массу в килограммах, расстояние в метрах и время в секундах, на выходе автоматически получаем давление в паскалях, без дополнительных переводных коэффициентов. Запрос «единица давления ньютон» отражает именно эту связь — но важно не путать: ньютон измеряет силу, а паскаль (ньютон на квадратный метр) — давление.
Перевод единиц давления всегда выполняется по одному принципу: через паскаль как промежуточную базовую единицу. Это надёжный метод, который работает для любой пары единиц.
P₂ = P₁ × (k₁ / k₂)
Например, чтобы перевести 2,2 бар в килопаскали: бар содержит 100 000 Па, килопаскаль — 1000 Па, значит 2,2 × (100000 / 1000) = 220 кПа. Тот же метод переводит давление в любую другую единицу — нужно лишь знать её коэффициент. Все коэффициенты собраны в таблице ниже.
Понять, давление в каких единицах удобнее выражать, проще через их назначение. В науке используют паскаль и производные, в промышленности — бар и кгс/см², в метеорологии и медицине — миллиметр ртутного столба, в США — psi. В таблице приведены все основные единицы измерения давления и их точное значение в паскалях.
Бар — внесистемная, но очень распространённая единица: ровно 100 000 Па, то есть 100 кПа. Она близка к атмосферному давлению, поэтому удобна в быту и технике. Миллибар (одна тысячная бара) равен 100 Па и совпадает с гектопаскалем — его применяют в метеорологии.
Здесь чаще всего ошибаются. Существуют две разные атмосферы. Физическая атмосфера (атм) равна 101 325 Па и описывает нормальное атмосферное давление на уровне моря. Техническая атмосфера (ат, или кгс/см²) равна 98 066,5 Па — это давление, которое создаёт сила в один килограмм-силы на площади один квадратный сантиметр. Разница между ними около 3 %, и путать их нельзя: 1 атм ≈ 1,033 кгс/см², а не ровно единице.
Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.) — это давление столбика ртути высотой 1 мм. Применяется в медицине (артериальное давление) и метеорологии. Торр практически равен миллиметру ртутного столба (133,322 Па) и используется в вакуумной технике. Дюйм ртутного столба (inHg, 3386,4 Па) встречается в авиации и американских приборах.
Psi (англ. pounds per square inch) — фунт-силы на квадратный дюйм, 6894,76 Па; распространён в США, в характеристиках шин и компрессоров. Кгс/см² (техническая атмосфера) традиционно используется в промышленности стран СНГ. Полезно запомнить приближение: 1 бар ≈ 1,02 кгс/см² ≈ 14,5 psi.
Давление на опору находят прямо по основной формуле P = F / S, где F — вес тела (сила тяжести), S — площадь опоры. Вес находят как произведение массы на ускорение свободного падения: F = m · g, где g ≈ 9,81 м/с². Единица давления твёрдых тел — паскаль.
Если тот же ящик поставить на ребро, площадь опоры уменьшится, и значение вырастет — при той же массе. Это объясняет, почему тяжёлую мебель ставят на широкие ножки или подкладки: чтобы снизить нагрузку на пол.
Давление жидкости устроено иначе, чем у твёрдых тел. Жидкость давит не только на дно, но и на стенки сосуда, причём с глубиной оно растёт. Гидростатику столба жидкости вычисляют по формуле:
P = ρ · g · h
Формула показывает, что результат зависит только от плотности жидкости и глубины, но не от формы сосуда. У воды плотность 1000 кг/м³, поэтому каждый метр глубины прибавляет примерно 9807 Па, то есть около 0,098 бар.
Из той же формулы следует удобное приближение: столб воды высотой 10 м создаёт около 98 067 Па, то есть примерно 0,98 бар — почти одну атмосферу. Поэтому в гидравлике говорят, что 1 бар «примерно равен» 10 метрам водяного столба.
Газ давит за счёт ударов хаотично движущихся молекул о стенки сосуда. В отличие от жидкости, газ заполняет весь объём и действует одинаково по всем направлениям. Единицы измерения давления газа — те же паскали, а также бары и атмосферы.
Оно зависит от температуры и объёма: при нагревании молекулы движутся быстрее и бьют по стенкам чаще, и оно растёт; при сжатии в меньший объём — тоже увеличивается. Воздух у поверхности Земли — частный случай — давит примерно с силой 101 325 Па.
Закон Паскаля — основа всей гидравлики. Он гласит: усилие, приложенное к покоящейся жидкости, передаётся во все точки одинаково и без изменений. Именно поэтому жидкость способна не просто передавать усилие, но и многократно его усиливать — на этом построены домкраты, тормоза автомобиля, прессы и гидроприводы станков.
Принцип работы гидравлического пресса проще понять на числах. Если на малый поршень площадью 1 см² нажать с силой 50 Н, в жидкости возникает 50 / 0,0001 = 500 000 Па, то есть 5 бар. То же значение действует и на большой поршень. Если его площадь 100 см², то сила на нём составит 5 бар × 100 см² = 5000 Н — выигрыш в 100 раз, ровно во столько, во сколько площадь большого поршня больше малого.
F₂ = F₁ × (S₂ / S₁)
Выигрыш в силе сопровождается проигрышем в перемещении: большой поршень проходит во столько же раз меньший путь. Это прямое следствие закона сохранения энергии — пресс не создаёт энергию, а лишь перераспределяет силу и ход.
В водоснабжении и насосной технике его часто выражают в метрах напора — то есть в высоте столба воды, который его создаёт. Связь прямая: один бар соответствует примерно 10,2 метра водяного столба, а каждые 10 метров высоты дают около 0,98 бар.
P = ρ · g · H
Поэтому когда у насоса указан напор 50 м, это значит, что он поднимает воду на 50 метров или создаёт около 4,9 бар. Перевод между напором и значением в барах полезен при подборе насосов, расчёте водонапорных башен и систем отопления.
Атмосфера — это вес столба воздуха над поверхностью. Единица атмосферного давления исторически — физическая атмосфера (атм), равная 101 325 Па, или 760 мм рт. ст. В сводках его указывают в гектопаскалях или миллиметрах ртутного столба.
Нормальным атмосферным давлением на уровне моря считается:
С высотой оно падает, потому что столб воздуха над точкой становится короче. В горах вода кипит при более низкой температуре именно из-за разрежённого воздуха.
На практике одну и ту же величину можно выразить двумя способами, и их важно различать.
P_абс = P_изб + P_атм
Связь простая: абсолютное равно избыточному плюс атмосферное (около 101,325 кПа). Например, если манометр в шине показывает 2,2 бар (избыточное), то истинное значение внутри неё составляет около 3,2 бар. При переводе единиц важно понимать, что калькуляторы и таблицы переводят само число, не меняя его «природу»: если на входе избыточное значение, на выходе тоже избыточное.
Несколько разобранных задач помогают закрепить и формулу, и метод перевода единиц.
Чтобы числа стали наглядными, полезно держать в голове несколько ориентиров из техники и быта.
Прибор выбирают по диапазону и типу измеряемой величины. Манометр показывает избыточное значение в гидравлике, пневматике и котлах; его шкала чаще проградуирована в барах, МПа или кгс/см². Барометр меряет атмосферу и размечен в мм рт. ст. или гектопаскалях. Вакуумметр работает в области ниже атмосферного, а мановакуумметр объединяет обе зоны. Для точных и автоматизированных систем применяют электронные датчики, преобразующие величину в стандартный сигнал 4–20 мА.
При выборе прибора важны не только единицы на шкале, но и класс точности, рабочая среда и предел измерения. Рекомендуется, чтобы рабочая точка находилась примерно в диапазоне от трети до двух третей шкалы — тогда погрешность минимальна, а запас по перегрузке сохраняется.
Многие единицы появились задолго до международной системы. Миллиметр ртутного столба восходит к опыту Эванджелисты Торричелли (1643 г.): он перевернул запаянную трубку с ртутью в чашу, и ртуть опустилась, остановившись на высоте около 760 мм. Воздух снаружи давил на ртуть в чаше и удерживал столбик — так впервые измерили атмосферу и получили эталонное число 760. Расчёт это подтверждает: столб ртути 760 мм при плотности 13 595 кг/м³ создаёт ровно 101 325 Па.
Бар получил название от греческого «барос» — тяжесть. Техническая атмосфера родилась как удобная инженерная мера: сила в один килограмм-силы на квадратный сантиметр. Паскаль же стал основным эталоном лишь с введением Международной системы единиц в середине XX века, объединив все механические величины в согласованную систему.
Паскаль (Па). Это основная единица давления в международной системе единиц, равная одному ньютону на квадратный метр: 1 Па = 1 Н/м².
Это сила, действующая перпендикулярно поверхности и приходящаяся на единицу её площади. Давление вычисляют по формуле P = F / S и измеряют в паскалях.
В СИ — в паскалях и производных (кПа, МПа). На практике также используют бар, атмосферу, мм рт. ст., кгс/см², psi и торр. Все они связаны через паскаль.
Один паскаль равен давлению силы в 1 Н на площади 1 м². Производные: 1 кПа = 1000 Па, 1 МПа = 1 000 000 Па, 1 гПа = 100 Па.
Через паскаль: умножьте значение на коэффициент исходной единицы, чтобы получить паскали, затем разделите на коэффициент целевой единицы. Например, 2 бар = 2 × 100 000 / 1000 = 200 кПа.
Физическая атмосфера (атм) = 101 325 Па = 760 мм рт. ст. В метеорологии также применяют гектопаскали и миллиметры ртутного столба.
Физическая атмосфера равна 101 325 Па, техническая (кгс/см²) — 98 066,5 Па. Это разные единицы, и 1 атм ≈ 1,033 кгс/см², а не ровно единице.
Избыточное значение в системе измеряют манометром, атмосферное — барометром, область ниже атмосферного — вакуумметром. В автоматике применяют электронные датчики с выходным сигналом 4–20 мА.
Усилие, приложенное к покоящейся жидкости, передаётся во все точки одинаково. На этом основан гидравлический пресс: малая сила на малом поршне создаёт перепад, который на большом поршне даёт пропорционально большую силу.
Около 10,2 метра. Соответственно 10 метров воды создают примерно 0,98 бар, или 98 кПа. Это приближение удобно при подборе насосов и расчёте напора.
ООО «Иннер Инжиниринг»