Давление в неподвижной жидкости.

Определим давление жидкости внутри герметичной емкости, например в точке А (см. рис.), тогда: ,

где Р_А – абсолютное давление жидкости на уровне точки А, Па;

р_а – атмосферное давление, Па;

(на уровне моря при t=15ºC, р_а=101кПа=1,033кгс/см²=10,33м.вод.ст.=760 мм.рт.ст.)

γ – удельный вес жидкости, Н/м³.

γh_p – избыточное давление, Па; (манометрическое р_м = Р_А - р_а), может быть измерено манометром или с помощью стеклянной пьезометрической трубки.

Манометрическое давление иногда измеряют в единицах столба жидкости. Столб жидкости (газа), находясь в однородном поле тяготения, создает давление обусловленное весом этого столба.

Рис.1. Определение гидростатиче­ского давления

Высота столба жидкости над точкой А (h_p – пьезометрическая высота) в сообщенной с атмосферой пьезометрической трубке пропорциональна манометрическому давлению в точке А, тогда:

Если в жидкости давление меньше атмосферного, то его называют вакуумметрическим, или вакуумом.

Для измерения вакуумметрического давления к емкости подсоединен чашечный вакуумметр (см. рис.). Высота столба жидкости в трубке вакуумметра над уровнем в чашке пропорциональна вакуумметрическому давлению на свободной поверхности жидкости, или:

, где

р_о – давление на поверхности жидкости внутри емкости, Па.

Примечание: Внешнее давление на жидкость (газ) передается во все стороны равномерно. (Закон Паскаля).

Тело, погруженное в жидкость (газ), испытывает действие выталкивающей силы, равное весу вытесненной им жидкости (газа). (Закон Архимеда). Эту силу называют силой плавучести

,

где V - объем части тела, погруженного по ватерлинию, м³.

Поток жидкости.

Движение жидкости характеризуется линиями тока. Совокупность линий тока составляет поток.

Движение жидкости называют установившимся, если параметры потока в определенной точке не изменяются с течением времени.

Рис. 2. Схема установившегося пото­ка

Если параметры потока изменяются с течением времени, такое дви­жение жидкости называют неустановившимся.

Расходом жидкости называют ее количество (объемное, массовое), которое протекает через поперечное сечение потока в единицу време­ни.

В установившемся движении объемный расход жидкости, м³/ч, в любом сечении потока (рис.2) является величиной постоянной, т.е.

Q = F₁v₁ = F₂v₂ = ... = const,

где F - площадь поперечного сечения, м²;

v - средняя скорость течения жидкости в поперечном сечении, м/с.

Это выражение называется уравнением неразрывности или сплош­ности потока.

Из него следует: F₁/F₂ = v₂/v₁ т.е. отношение площадей попереч­ных сечений обратно пропорционально отношению средних скоростей течения в этих сечениях.

Давление жидкости на плоские поверхности

Сила, с которой жидкость действует на участок плоской поверхности, направлена перпендикулярно и равна произведению площади участка S на давление р_с в его центре тяжести (см. рис.).

Точка приложения силы давления Р называется центром давления, тогда давление в центре тяжести: ,

где р_о – начальное гидростатическое давление, Па;

h_c – глубина погружения центра тяжести, м.

Тогда, сила давления жидкости на всю поверхность равна: ,

где р_оS = P_о – сила начального гидростатического давления, Па;

γh_cS = P_изб – сила избыточного давления, Па.

Отсюда следует, что сила давления жидкости на плоскую поверхность будет: