Закони гідростатики

Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 806

З точки зору механіки рідини є середовищами, для яких у стані рівноваги дотичні напруження існувати не можуть. Тому в стані рівноваги сила тиску на площадку довільної орієнтації завжди перпендикулярна до її поверхні (тобто ^ ). З цього випливає закон Паскаля, який стверджує, що у стані спокою тиск у даній точці рідини передається однаково в усіх напрямах. На висновках з цього закону базується дія різних гідравлічних пристроїв.

Закон Паскаля строго справедливий, якщо на рідину не діють зовнішні сили. У полі зовнішніх сил на всі частинки рідини діють сили у напрямі дії сил поля. Зокрема, якщо трубу (рис. 19) довжиною і перерізом заповнити рідиною і встановити систему вертикально, то на усі частинки рідини діятиме сила тяжіння, величина якої залежить від маси рідини: . На верхній шар рідини товщиною діє лише сила атмосферного тиску: . Шар тисне на нижні шари рідини з силою , де – густина рідини, що аналогічне виникненню додаткової сили тиску:

.

Нижні шари рідини зазнають додаткового тиску стовпа рідини:

(6.1)

Таким чином, гідростатичний тиск однорідного стовпа рідини висотою дорівнює: . У тих випадках, коли густина є функцією (передусім це стосується газів), в інтегралі у виразі (6.1) замість сталої густини буде присутня функція .

Іншим важливим законом гідростатики є закон Архімеда: на занурене в рідину (газ)тіло діє виштовхувальна сила, яка чисельно дорівнює вазі витісненої тілом рідини (газу).

Закон Архімеда має важливе значення для вирішення проблем повітроплавання (аеростати, дирижаблі й т. ін.) та проблем, пов’язаних із плаванням, стійкістю та рівновагою надводних та підводних суден.