Поверхность, во всех точках которой давление одинаково, называется поверхностью уровня или поверхностью равного давления. При неравномерном или непрямолинейном движении на частицы жидкости кроме силы тяжести действуют еще и силы инерции, причем если они постоянны по времени, то жидкость принимает новое положение равновесия. Такое равновесие жидкости называется относительным покоем. Рассмотрим два примера такого относительного покоя. В первом примере определим поверхности уровня в жидкости, находящейся в цистерне, в то время как цистерна движется по горизонтальному пути с постоянным ускорением a (рис.).
К каждой частице жидкости массы 
должны быть в этом случае приложены ее вес 
и сила инерции 
, равная по величине 
. Равнодействующая 
этих сил направлена к вертикали под углом 
, тангенс которого равен 
. Так как свободная поверхность, как поверхность равного давления, должна быть нормальна к указанной равнодействующей, то она в данном случае представит собой уже не горизонтальную плоскость, а наклонную, составляющую угол с горизонтом. Учитывая, что величина этого угла зависит только от ускорений, приходим к выводу, что положение свободной поверхности не будет зависеть от рода находящейся в цистерне жидкости. Любая другая поверхность уровня в жидкости также будет плоскостью, наклоненной к горизонту под углом α. Если бы движение цистерны было не равноускоренным, а равнозамедленным, направление ускорения изменилось бы на обратное, и наклон свободной поверхности обратился бы в другую сторону.
В качестве второго примера рассмотрим часто встречающийся в практике случай относительного покоя жидкости во вращающихся сосудах (например, в сепараторах и центрифугах, применяемых для разделения жидкостей).
В этом случае на любую частицу жидкости при ее относительном равновесии действуют массовые силы: сила тяжести и центробежная сила 
, где 
- расстояние частицы от оси вращения, а 
- угловая скорость
вращения сосуда. Поверхность жидкости также должна быть нормальна в каждой точке к равнодействующей этих сил 
и представит собой параболоид вращения. Из чертежа находим 
. С другой стороны: 
где 
- координата рассматриваемой точки. Таким образом, получаем: 
, откуда 
или после интегрирования 
.
В точке пересечения кривой 
с осью вращения 
, 
, поэтому окончательно будем иметь 
Т.е. кривая является параболой, а свободная поверхность жидкости параболоидом. Такую же форму имеют и другие поверхности уровня. Для определения закона изменения давления во вращающейся жидкости в функции радиуса и высоты выделим вертикальный цилиндрический объем жидкости с основанием в виде элементарной горизонтальной площадки 
(точка 
) на произвольном радиусе и высоте 
и запишем условие его равновесия в вертикальном направлении. Будем иметь
После сокращений получим 
.
Это значит, что давление возрастает пропорционально радиусу и уменьшается пропорционально высоте .
Поможем написать любую работу на аналогичную тему