Гідростатика

Відео: Фізика: підготовка до ОГЕ і ЄДІ. гідростатика

гідростатика (Рус. гідростатика, англ. Hydrostatics, fluid statics- ньому. Hydrostatik) - розділ гідромеханіки, що вивчає закони рівноваги рідини, знаходиться в стані абсолютного або відносного спокою і рівноваги тіл, занурених у рідини за умови, коли відсутні переміщення частинок рідини одна відносно одної.
Рідина, що знаходиться в стані спокою в системі координат, пов`язаної з Землею, знаходиться в абсолютному спокої. Спокій рідини в системі координат, яка рухається відносно Землі, називають відносним.
У загальному випадку рідина зазнає дії масових і поверхневих сил. При цьому спокій рідини спостерігається тільки в разі, коли масові сили мають потенціал і постійні в часі. Зазвичай розглядають стан спокою рідини піддається дії сил гравітації та інерції.
Рідина, на відміну від твердих тіл, має властивість плинності, саме тому в рідини не може існувати анізотропії напружень, а значить замість багатокомпонентного тензора, напруги в рідини описується скалярною величиною - тиском.
Основним завданням Паскаля є визначення (опис) скалярного поля тиску в рідині, що знаходиться в спокої. Це тиск описується рівнянням:



,



де:

- Векторне поле одиничних масових сил (сила, що діє на одиницю маси рідини) -
? - щільність (питома вага) рідини-
p - тиск.

Це співвідношення може бути отримано з рівнянь Нав`є-Стокса, за умови, що швидкість дорівнює нулю. Воно справедливо як для нестисливої (ідеальною) рідини, так і для стисливої (реальної) рідини і газів.
закон Паскаля
При відсутності масових сил (F = 0) рівняння спрощуються вид:



.



Це означає, що якщо в рідині масові сили відсутні, тиск в рідині рівномірно розподіляється у всіх точках рідини. Цю закономірність, вперше сформулював Паскаль, звідси і назва "закон Паскаля", традиційно вважається найважливішим законом Паскаля.
Рідина в однорідному полі масових сил
Коли масова сила рівномірно розподілена по всьому об`єму рідини і спрямована уздовж осі, тиск залежить тільки від цієї координати, і рівняння рівноваги рідини може бути зведене до вигляду:









або







де:

F z - одинична сила в напрямку осі z-
d z - приріст координати становища-
d p - відповідний приріст тиску.

Коли щільність рідини не залежить від тиску, практично справедливо для всіх рідин, і одинична масова сила відповідає прискоренню вільного падіння F z = g, рівняння, що описують тиск рідини записується як:



,



де:

p - тиск в рідині на глибині H-
p 0 - тиск, що діє на поверхню рідини-
H - глибина, на якій визначається тиск.

це основне рівняння гідростатики показує, що абсолютний гідростатичний тиск в будь-якій точці простору, зайнятому рідиною, дорівнює сумі зовнішнього тиску p 0 і надлишкового тиску ?gH:
З цього рівняння випливає рівність рівнів у сполучених посудинах, пояснення гідростатичного парадоксу і закону Архімеда.


Випадок для газів
У газах, в тому числі і в земній атмосфері (повітрі), щільність істотно залежить від тиску і ця залежність описується рівнянням стану ідеального газу:







де:
Звідси випливає залежність тиску газу від висоти:







Це рівняння називається барометрична формула.



закон Архімеда
закон Архімеда Закон Паскаля, згідно з яким на будь-яке тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхуюча сила, рівна вазі витісненої даними тілом рідини (газу) і у напрямку протилежна їй і прикладена в центрі мас витісненого об`єму рідини



Основна теорема гідростатики
Основна теорема гідростатики сформульована і доведена Ейлером в 1755 році і в ній йдеться про те, що величина гідростатичного тиску в даній точці не залежить від орієнтації в просторі майданчик, на якій вона розташована.
закон Паскаля
закон Паскаля стверджує, що тиск, прикладений ззовні до рідини або газу в закритій ємності передається в усі точки середовища однаково. Таким чином, рідина має властивість передавати зовнішній тиск усім розташованої всередині неї частинкам рідини без зміни.




Увага, тільки СЬОГОДНІ!