Сила гидростатического давления на плоскую поверхность



Избыточная сила гидростатического давления на плоскую стенку равна давлению в центре тяжести стенки, умноженному на её площадь.

- глубина погружения точки А или С над свободной поверхностью.

- площадь стенки.

,

1 – ое слагаемое обусловлено внешним давлением.

2 – ое слагаемое обусловлено только давлением жидкости.

Сила приложена к центру тяжести, а приложена в центре давления в точке D.

Вес жидкости налитой в сосуд может отличаться от силы давления на дно сосуда. Это явление получило название гидростатический парадокс или парадокс Паскаля.

Эпюры нормального гидростатического напряжения – это графическое изображение распределения нормального гидростатического напряжения на рассматриваемой поверхности.

В общем случае точки С и D не совпадают.

Центр давления лежит ниже центра тяжести на величину .

- площадь фигуры.

- момент инерции плоской фигуры относительно центра оси, т.е. оси, проходящей через точку Ц.

Центр давления всегда совпадает для горизонтальных стенок.

Для вертикальной стенки центр давления находится на глубине

Сила давления на криволинейные стенки находится по правилу

- проекции на соответствующие оси.

Понятие «тело давления»

Тело давления- объем жидкости, лежащий над криволинейной поверхностью, между вертикальными плоскостями, проходящими через крайние образующие и свободной поверхностью жидкости или ее продолжением.

Возможны два случая расположения криволинейной поверхности под уровнем жидкости. В первом случае жидкость расположена над твердой поверхностью; тело давления заполнено жидкостью и считается положительным, а вертикальная составляющая силы направлена вниз. Во втором случае тело давления не заполнено жидкостью и считается отрицательным; вертикальная сила давления направлена вверх.

Если криволинейная поверхность S замкнута и полностью погружена под уровень абсолютно покоящейся жидкости, то воздействие жидкости сводится к одной вертикальной силе. Действительно, для любой горизонтальной оси существуют две противоположно направленные и равные по величине силы, действующие на тело; поэтому результирующая горизонтальных сил равна нулю. Чтобы найти вертикальную силу, проектируем Sна свободную поверхность жидкости. Проектирующие вертикали отметят на поверхности тела замкнутую линию l,которая делит поверхность на две частии.Для верхней частитело давления положительно и соответствующая ему сила направлена вертикально вниз, а для нижней– тело давления отрицательно и сила направлена вверх. Обозначив объемы этих тел давления соответственно черези, найдем величину результирующей вертикальной силыА: где – объем тела

Центр давления силы атмосферного давления p0S будет находиться в центре тяже­сти площадки, поскольку атмосферное давление передаётся на все точки жидкости одина­ково. Центр давления самой жидкости на площадку можно определить из теоремы о моменте равнодействующей силы. Момент равнодействующей силы относительно оси ОХ будет равен сумме моментов составляющих сил относительно этой же оси.

, откуда где: - положение центра избыточного давления на вертикальной оси, - момент инерции площадки S относительно оси ОХ.

Центр давления (точка приложения равнодействующей силы избыточного давления) расположен всегда ниже центра тяжести площадки. В случаях, когда внешней действующей силой на свободную поверхность жидкости является сила атмосферного давления, то на стенку сосуда будут одновременно действовать две одинаковые по вели­чине и противоположные по направлению силы обусловленные атмосферным давлением (на внутреннюю и внешнюю стороны стенки). По этой причине реальной действующей несбалансированной силой остаётся сила избыточного давления.


Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 816; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!