Гидростатика

Гидростатика

Гидростатика изучает равновесие жидкостей и распределение в них давления, а также воздействие сил со стороны покоящихся жидкостей на погруженные в них тела. В гидростатике рассматриваются задачи двух типов. В первой определяется пространственное распределение давления и плотности, конфигурация свободной поверхности водной среды в условиях покоя. Во второй производится расчет силового воздействия покоящейся жидкости на расположенные в ней тела.

 

 

Плотность и давление

 

УсловныеХотя жидкости и сжимаемы в очень неболь­ших пределах, во многих случаях они могут рассматриваться как несжимаемые. Кроме того, поскольку плотность жидкости слабо за­висит от температуры, ее величину во многих расчетах можно принимать за постоянную.

Давление р = dF / dA в жидкости, находя­щейся в покое, одинаково по всем направле­ниям. Если частью давления, зависящего от собственного веса жидкости (геодезическое давление), можно пренебречь, то гидроста­тическое давление считается одинаковым во всем объеме жидкости (например, в гидро­статическом прессе).

Статическое давление в открытом сосуде

Давление жидкости, находящейся в открытом сосуде, зависит только от глубины (рис.1 «Распределение давления в жидкости, находящейся в состоянии покоя»). Закрытые емкости, такие как топливные баки и гидроприводы тормозов, оборудованные устройствами компенсации давления, также могут рассматриваться как открытые сосуды.

Давление:                                 p(h) = ρgh.

Сила, действующая на дно: FB = А ρgh.

Сила, действующая на боковые стенки:                  Fs = 0,5A ρgh.

Распределение давления в жидкости, находящейся в состоянии покоя

Гидростатический пресс

По принципу гидростатического пресса (рис.2) создается усилие, к примеру, в гидропри­воде тормозов автомобиля или гидравличе­ском усилителе рулевого управления.

Давление:                                 р = F1/A1 = F2/A2

Усилие на поршень:                F1 = p A= F(A1/A2) ,    F2=pA2 = F1  (A2/A1)



Плавучесть

 

Плавучесть — это сила, действующая в направлении, обратном действию силы тя­жести, и в сторону центра тяжести объема вытесненной жидкости. Эта сила соответствует весу жидкости, вытесненной погруженным в нее телом:

FA = mFg = VF  ρg.

Тело находится на плаву при условии, что   FA = FG.

Плавучесть позволяет легко и надежно изме­рять количество топлива в топливном баке с помощью аналоговых датчиков (поплав­ков).

Список литературы:

  • Воgе, : Technische Mechanik. Vieweg+Teubner Verlag, 2009.
  • Bohl, W.; Elmendorf W.: Technische Stromungslehre. Vogel-Verlag, 2008

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *