Давление в жидкости и газе.

 

Молекулы газа, совершая беспорядочное, хаотическое дви­жение, не связаны или слабо связаны силами взаимодействия, поэтому они движутся свободно и в результате соударений стре­мятся разлететься во все стороны, заполняя весь предоставленный им объем, т.е. объем газа определяется объемом того сосуда, кото­рый газ занимает.

Как и газ, жидкость принимает форму того сосуда, в кото­рый она заключена. Но в жидкостях в отличие от газов среднее расстояние между молекулами остается практически постоянным, поэтому жидкость обладает практически неизменным объемом.

Хотя свойства жидкостей и газов во многом отличаются, в ряде механических явлений их поведение определяется одинако­выми параметрами и идентичными уравнениями. Поэтому гидроаэромеханика — раздел механики, изучающий равновесие и дви­жение жидкостей и газов, их взаимодействие между собой и обтекаемыми или твердыми телами — использует единый подход к изучению жидкостей и газов.

В механике жидкости и газы рассматриваются как сплош­ные, непрерывно распределенные тела в занятой ими части про­странства.

Плотность жидкости мало зависит от давления и во многих задачах можно пользоваться понятием несжимаемой жид­кости— жидкости, плотность которой всюду одинакова и не из­меняется со временем.

Жидкости имеют следующие наиболее характерные свойства.

Типичные жидкости (вода, бен­зин, спирт и т.п.) не имеют трения покоя, частицы их очень подвижны. В других жидкостях имеется вязкость (внутреннее трение) — это мед, масло, вар и т.п. Однако при продолжитель­ном действии силы частицы вязкой жидкости тоже становятся подвиж­ными. Это свойство выражается так: жидкости не имеют упругости формы, дляних модуль сдвига равен нулю.

Практически все жидкости не­сжимаемы. Это значит, что для них коэффициенты сжатия имеют очень малые значения. Следовательно,

приближенно можно считать все жид­кости невязкими и несжимаемыми: такие жидкости назы­ваются идеальными.

 

[P]=Па=н/м²

Действие силы тяжести приводит к возникновению разности давлений между горизон­тальными слоями жидкости находящимися на различной глубине. Разность сил давления в слоях АВ и СД (рис. 1.27) равна весу вертикального столба жидкости с основанием S и высотой h₁. При поперечном сечении S столба жидкости, его высоте h и плотности r сила давления на слой находящийся на глубине h находится по формуле:

F =rghS, а давление на нижнее основание

давление столба жидкости

(1.65)

Если давление на поверхности P₀, то в любом го­ризонтальном слое давление постоянно и будет зависеть от глубины слоя АВ:

(1.66)

Согласно формуле (1.82) сила давления на нижние слои жид­кости будет больше, чем на верхние, поэтому на тело, погружен­ное в жидкость, действует выталкивающая сила, определяемая законом Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (газ), дей­ствует со стороны этой жидкости (газа) направленная вверх вы­талкивающая сила, равная весу жидкости (газа) вытесненной телом.

(1.67)

где — плотность жидкости, V — объем погруженного в жид­кость тела.