Силы давления покоящейся жидкости на плоские и криволинейные поверхности. Эпюры давления

Из основного уравнения гидростатики следует, что полная сила давления жидкости на плоскую стенку равна произведению смоченной площади стенки S на гидростатическое давление р_с в центре тяжести этой площади

или , (3.1)

где - глубина погружения центра тяжести смоченной площади стенки.

Центр давления – точка приложения силы давления от веса жидкости –располагается ниже центра тяжести или совпадает с последним в случае горизонтальной стенки. Положение центра давления относительно линии пересечения плоскости стенки со свободной поверхностью определяется формулой

(3.2)

где J₀ - момент инерции площади S, проходящей относительно центральной оси, перпендикулярной плоскости стенки; площади.

Таким образом, смещение центра давления относительно центра тяжести

Формулы для определения центра тяжести и моментов инерции плоских фигур относительно оси, проходящей через центр тяжести приведены в приложении 5.

При воздействии жидкостей с обеих сторон стенки сначала необходимо определить силы давления по обе стороны от стенки, а затем найти их результирующую по правилу сложения параллельных сил.

Сила давления жидкости на криволинейную стенку равна векторной сумме горизонтальной и вертикальной составляющих полной силы:

(3.3)

Горизонтальная составляющая численно равна силе давления на вертикальную проекцию стенки:

(3.4)

Вертикальная составляющая численно равна весу жидкости в объеме тела давления:

(3.5)

Телом давления называют объем жидкости, ограниченный данной криволинейной поверхностью, вертикальной поверхностью, проведенной через нижнюю образующую криволинейной поверхности, и свободной поверхностью жидкости.

Направление силы суммарного давления определяется углом β, образуемым вектором F и горизонтальной плоскостью:

(3.6)