Основное уравнение гидростатики.
Тема 1.2. Основы гидростатики.
Гидростатика изучает законы равновесия в покоящейся жидкости. Она рассматривает жидкость и погруженные в нее тела в состоянии покоя..
Жидкость, находящаяся в покое, подвергается действию внешних сил 2-х категорий: массовых и поверхностных.
Массовые силы – это силы, приложенные непосредственно к частицам жидкости, заполняющей некоторый объем (сила тяжести, сила инерции).
Поверхностные силы – это силы, распределенные по поверхности (например: атмосферное давление, действующее на свободную поверхность жидкости).
Рис. Определение гидростатического давления.
На площадку А действует сила гидростатического давления Р, равная весу выделенного столба жидкости
Отношение нормальной силы к площадке А, на которую она действует, называется средним гидростатическим давлением
Если размер площадки А приблизить к нулю, то отношение будет стремиться к пределу, который называется гидростатическим давлением в точке или просто гидростатическим давлением.
Гидростатическое давление всегда направлена по нормали внутрь объема жидкости.
Единице й давления в СИ является Паскаль (Па), килопаскаль (кПа =10 Па), мегапаскаль (МПа = 10 Па).
Различают следующие виды давления:
1. Барометрическое (атмосферное) Р – зависит от высоты места над уровнем моря, от состояния погоды и других факторов. Чем выше над уровнем моря, тем давление меньше и наоборот.
2. Когда барометрическое давление приложено к свободной поверхности жидкости, то давление внутри жидкости на глубине h ,будет называться абсолютным
- - избыточное манометрическое давление (является дополнительным к атмосферному).
- Если абсолютное давление меньше барометрического, то разность этих давлений составляет вакуумметрическое давление .
Уравнение, которое определяет абсолютное гидростатическое давление в любой точке покоящейся жидкости на глубине h, представляет собой сумму давления на внешнюю поверхность и давления, созданного весом столба жидкости . Это уравнение называется основным уравнением гидростатики
Для точек расположенных на одинаковой глубине от уровня свободной поверхности, избыточное гидростатическое давление будет одинаковым и равным весовому давлению в данной точке .
Для измерения давления в жидкости применяют различные приборы: пьезометры, манометры, вакуумметры.
Пьезометр представляет собой стеклянную трубку с измерительной шкалой. Верхний конец открытый, а нижний присоединен к отверстию сосуда, в котором измеряется давление.