Поделись с друзьями

Гидростатика – раздел гидравлики, в котором изучаются равновесие жидкости и воздействие покоящейся жидкости на погруженные в неё тела. Одна из основных задач гидростатики – изучение распределения давления в жидкости.

Пусть на неподвижную жидкость действует только одна массовая сила – сила тяжести. Свободная поверхность жидкости представляет собой плоскость. На свободную поверхность действует давление. Найдем давление в произвольной точке , расположенной на глубине  (Рис.). Выделим около этой точки горизонтальную элементарную площадку  и построим на ней вертикальный цилиндрический объем высотой .

Рассмотрим уравнение равновесия этого объема в вертикальном направлении: Сократив и перегруппировав слагаемые, получим основное уравнение гидростатики:

http://firing-hydra.ru/image/hydra/osnovnoe-uravnenie-gidrostatiki-zakon-paskalja_1.pngПо этому уравнению можно вычислить давление в неподвижной жидкости на любой глубине. Мы видим, что давление в жидкости складывается из давления на внешнюю поверхность и давления, создаваемого весом вышележащих слоев жидкости. Величина  одинакова для всех точек объема жидкости, поэтому, учитывая свойство гидростатического давления, можно сформулировать закон Паскаля: давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково. Как мы видим, с увеличением глубины погружения давление возрастает по линейному закону и на данной глубине есть величина постоянная. Поверхность, во всех точках которой давление одинаково называется поверхностью уровня. Как мы видим, эта поверхность – плоскость, параллельная свободной поверхности. Если от произвольного уровня отложить вертикальные координаты точки  и свободной поверхности  и заменить  , то получим другую форму записи основного уравнения гидростатики:

где  – геометрический напор (высота);  – пьезометрический напор (высота). Сумма геометрического и пьезометрического напоров – это гидростатический напор. Таким образом, гидростатический напор для всего объема неподвижной жидкости есть величина постоянная.