Гидромеханические процессы
Основные понятия и законы гидростатики
В гидростатике рассматривается равновесие жидкостей, находящихся в общем случае, в состоянии относительного покоя, при котором в движущейся жидкости ее границы не перемещаются друг относительно друга. При этом силы внутреннего трения отсутствуют и жидкость можно рассматривать как идеальную.
Пример: движущаяся цистерна с жидкостью.
В неподвижном сосуде жидкость находится в абсолютном покое, который является частным случаем относительного покоя.
Представим себе элементарную площадку внутри объема покоящейся жидкости. Независимо от положения площадки в данной точке объема на нее будет действовать сила давления жидкости, направленная по нормали к элементарной площадке. Силу, отнесенную к единице площади, называют средним гидростатическим давлением:
Предел называется давлением в данной точке. сила давления.
Размерность давления:
Свойства гидростатического давления:
1. Гидростатическое давление всегда направлено по нормали к поверхности, с которой жидкость соприкасается.
Если бы сила давления была направлена под углом, то ее можно было бы разложить на нормальную и касательную составляющие. Последняя бы вызвала перемещение жидкости, что противоречит условию ее не подвижности.
2. Величина гидростатического давления в любой точке одинакова по
всем направлениям, иначе также происходило бы перемещение жидкости.
В различных же точках давление различно, в зависимости от положения этих точек в жидкости.
Давление на дно и стенки сосуда
В сосуде любой формы гидростатическое давление во всех точках горизонтального дна одинаково, давление на боковые стенки возрастает с увеличением глубины погружения.
Давление на дно сосуда:
Сила давления на дно:
Сила давления на горизонтальное дно сосуда не зависит от формы сосуда и объема жидкости, а определяется лишь высотой столба и площадью дна .
Сила давления на стенку зависит от высоты:
Она равна произведению смоченной площади на величину гидростатического давления в центре тяжести смоченной площади стенки.