ГИДРОСТАТИКА

 

Оглавление

Давление

Единицы измерения давления

Виды давления. Приборы измерения давления.

Дифференциальные уравнения покоя (равновесия) жидкости

Основной закон гидростатики

Относительный покой жидкости

Сила давления на плоскую поверхность.

Центр давления.

Сила давления на криволинейную поверхность.

 

    

Давление

Давление характеризует напряженное состояние вещества (в нашем случае жидкости или газа).

Рассмотрим механизм возникновения этого напряженного состояния.

В зависимости от фазового состояния природа может быть различна.

Так, в газах давление определяется соударениями молекул газа со стенкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина давления будет зависеть от:

1.     Количества соударений (прежде всего это функция от плотности газа);

2.     Скорости движения молекул;

3.     Массы молекул;

4.     Направления их движения.

Последнее характеризует хаотичность движения молекул, когда соударения со стенкой происходят не строго по нормали к поверхности, а под различными углами. Очевидно, что воздействие молекулы на стенку будет различным при ее столкновении при движении под прямым углом и при скользящем ударе.

Механизм возникновения давления в жидкостях несколько отличен и это связано с существенным влиянием в жидкости сил межмолекулярного взаимодействия. Попытка сжать жидкость (изменить расстояние между молекулами) приводит к росту отталкивающих сил. Эти силы настолько велики, что изменение объема жидкостей при изменении давления пренебрежимо мало (в связи с чем жидкости в расчетах считаются несжимаемыми).

Из анализа механизма возникновения силы давления следуют следующие свойства давления:

1.      Сила давления всегда направлена по нормали (перпендикулярно) к поверхности.

2.      Гидростатическое давление не зависит от ориентировки (угла наклона) площадки в пространстве.

 

Данные утверждения справедливы для покоящейся жидкости. При движении, за счет сил вязкости возникает и касательная составляющая (касательное напряжение)

 

С позиции математики напряженное состояние может быть определено соотношением

 

P = ½F½ / S

 

Где: Р – давление, F – сила давления, S – площадь поверхности.

Если это выражение привести к выражению давления в точке, то мы получим

 

P = d½F½ /  dS

 

З А П О М Н И Т Ь !