Т.е. гидростатическое давление в точке зависит от ее координат в пространстве.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1
Гидростатическое давление
Силы, действующие в жидкости, делятся на внешние и внутренние.
Внутренние силы обусловлены взаимодействием частиц жидкости и являются парными, поэтому их сумма всегда равна нулю.
Внешние силы постоянно действуют на жидкость и непрерывно распределены по ее объему (массе) или по поверхности. В связи с этим внешние силы делятся на массовые и поверхностные.
К массовым силам относятся силы тяжести и инерции, пропорциональные массе жидкости. Сила тяжести в земных условиях действует на жидкость постоянно, а сила инерции только при сообщении объему жидкости положительных или отрицательных ускорений при поступательном движении емкости с жидкостью или при вращательном движении сосуда с жидкостью с постоянной угловой скоростью.
Поверхностные силы обусловлены воздействием соседних объемов жидкости на данный объем или воздействием других тел. В общем случае поверхностная сила, действующая на жидкость, раскладывается на нормальную и тангенциальную составляющие: силу давления и силу трения. Эти силы непрерывно распределены по поверхности жидкости и пропорциональны площади этой поверхности.
Если сила давления F равномерно распределена по площади S, то среднее давление жидкости, вызванное воздействием на нее поверхностных сил, определяется по формуле:
р = 
.
Если давление р отсчитывается от абсолютного нуля, то оно называется абсолютным давлением рабс. Если давление отсчитывают от атмосферного ратм, то оно называется избыточным ризб или вакууметрическим рвак (рис.1).
|
|
|
Рис. 1. Схема к определению давлений
При этом рабс = ратм + ризб , если р 
ратм ,
и рабс = ратм – рвак , если р 
ратм .
За единицу давления в Международной системе единиц (СИ) принят паскаль – давление вызываемое силой 1 Н, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2:
1 Па = 1 Н/м2 = 10-3 кПа = 10-6 МПа.
Размерность давления обозначается как «Па» (паскаль), «кПа» (килопаскаль), «МПа» (мегапаскаль).
В системе единиц СГС, еще применяемой в технике, за единицу давления принимается 1 кг/см2 = 1 атм: 1атм = 105 Па = 0,1 МПа.
В общем случае поверхностная сила R, действующая на площадку S, направлена под некоторым углом к ней и ее можно разложить на нормальную F и тангенциальную T составляющие (рис.1). Первая называется силой давления, а вторая – силой трения.
Рис.1. Разложение поверхностной силы на две составляющие.
Покоящаяся жидкость находится в равновесии, следовательно, силы трения отсутствуют Т = 0 и на поверхность действует только сила гидростатического давления F, направленная к поверхности по внутренней нормали. Если бы эта сила была направлена по внешней нормали, то возникли бы растягивающие усилия и жидкость пришла бы в движение, что не соответствует условию равновесия жидкости. Следовательно, сила гидростатического давления всегда сжимающая, т.е. направлена по внутренней нормали.
|
|
|
Таким образом, первое свойство можно сформулировать так: в любой точке жидкости гидростатическое давление перпендикулярно площадке касательной к выделенному объему и действует внутрь рассматриваемого объема жидкости.
Для доказательства второго свойства выделим внутри массы жидкости, находящейся в равновесии, элементарный объем в форме тетраэдра с ребрами, параллельными координатным осям OX, OY, OZ и соответственно равными dx , dy , dz (рис.2).
На грани тетраэдра действует гидростатическое давление.
Все силы гидростатического давления направлены по нормалям к соответствующим площадкам внутрь объема жидкости.
Составляя уравнение равновесия вдоль осей ОХ, OY и OZ, находим
.
Следовательно, второе свойство можно сформулировать следующим образом: гидростатическое давление в точке одинаково по всем направлениям.
|
|
|
Очевидно, что по мере увеличения погружения точки давление в ней будет возрастать, а по мере уменьшения погружения уменьшаться и третье свойство гидростатического давления может быть записано в виде р = f (x, y, z ),
т.е. гидростатическое давление в точке зависит от ее координат в пространстве.
Поверхность раздела между жидкой и газообразной средами называет ся свободной поверхностью.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 24; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!