ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕВсякое тело, погруженное в жидкость, а также стенки сосуда, в котором она находится, испытывают со стороны жидкости силовое воздействие (Рис. 7) К определению понятия “гидростатическое давление”
С иловое воздействие испытывают как элементы dw смоченной жидкостью поверхности твердого тела, так и вся смоченная поверхность. При этом в общем случае силы давления dPI на отдельные элементы поверхности будут неодинаковы по величине и по направлению даже при одной и той же величине площади dw. Однако сила dPi обязательно должна быть перпендикулярна к элементу dw поверхности, так как в противном случае появится касательная сила на плоскости контакта, которая приведет жидкость в движение. Чтобы разделить влияниевеличины поверхности и положения поверхности на силу давления, вводится понятие гидростатического давления в точке поверхности:
Основной задачей гидростатики является изучение законов распределения давлений жидкости по поверхности твердого тела, а также вычисление суммарного эффекта от воздействия жидкости на погруженные тела и стенки сосудов, то есть сил давления. Для решения этой задачи прежде всего выясним физическую природу возникновения сил dPi. Равновесие жидкости, изображенной на Рис.7, имеет место при действии следующих сил: собственного веса G, реакций окружающих поверхностей Ri, и силы атмосферного давления Pат (Рис.8).
Равновесие жидкости
Когда молекула жидкости не испытывает силового воздействия, силы притяжения между молекулами равны силам отталкивания. В реальной жизни на жидкость всегда действуют сжимающие силы, которые уменьшают расстояния между молекулами и приводят к появлению межмолекулярных сил отталкивания dРi, вследствие которых она и оказывает силовое воздействие на окружающие поверхности. Отметим, что по третьему закону Ньютона сила давления жидкости на поверхность равна соответствующей силе реакции Ri (Рис. 8). В технике для характеристики состояния вещества, находящегося под силовым воздействием, вводится понятие напряжения. Напряжение - отклик материала на деформацию. Напряжение сжатия в покоящейся жидкости называется абсолютным гидростатическим давлением. Давление и напряжение - это подобные величины, хотя давление используется при описании явлений в жидкостях и газах, а напряжение относится к твердым телам.В обоих случаях этим термином обозначается сила, действующая на единичную площадь. Кстати, давление в точке поверхности твердого тела есть не что иное, как сжимающее напряжение (давление) в жидкости, взятое с обратным знаком. Следовательно, если мы будем знать распределение давлений внутри объема жидкости, тем самым мы будем знать величину давлений жидкости в каждой точке поверхности твердого тела и последующим суммированием по поверхности найдем интегральный эффект, то есть силу давления.
|
