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

 

Хотя 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. «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: F_B = А_B  ρgh.

Сила, действующая на боковые стенки:                  F_s = 0,5A_s  ρgh.

 

 

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 A₁ = F₂ (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:

F_A = m_Fg = V_F  ρg.

Тело находится на плаву при условии, что   F_A = F_G.

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

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: