3. Основное уравнение гидростатики
Рассмотрим
жидкость находящуюся в равновесии и
определим давление Pa
в точке М, расположенной на глубине h
от свободной поверхности к-N
обозначим Ро на давление свободной
поверхности жидкости и через точку М
проведём плоскость А-В под произвольным
углом к плоскости горизонта. На этой
плоскости выделим бесконечно – малую
площадку
и применим условия равновесия к
жидкостному объёму CDFE
заключающую в свободную поверхность
плоскость АВ и цилиндрическую поверхность
образующие которой вертикальны и
проходят через контур площадки EF,
для этого все окружает объем CDEF
отбросим и действие отброшенного
заменим силами:
1. Сила давления на
площадь CD
-
2.Сила
давления на EF
-
3. Сила
тяжести -
Так как объём находится в равновесии, то сумма проекций всех сил на ось должна быть равна нулю, если спроектировать все силы на вертикальную ось Z , то сила давления на боковые грани в уравнение не войдут, т.к. проекция = 0 (они перпендикулярны)
- основное уравнение
гидростатики. Показывает что с увеличением
глубины h
давление изменяется по закону прямой.
Т.к. в уравнение не входят угол альфа, то можно заключить, что давление не зависит от угла наклона площадки на которое оно действует.
Если в жидкости
взять любую точку, то на основание
уравнения гидростатики давление в этой
точке равно давлению приложенному к
свободной поверхности
+ сила тяжести
.
4. Закон Паскаля
Давление к свободной поверхности (Ро) передается во все точки жидкости без изменения, это положение называется законом Паскаля.
5. Виды давления.
1) Барометрическое (атмосферное)
Рб, зависит от высоты места над уровнем моря и от состояния погоды. За нормальное барометрическое давление, принимают 768 мм рт. ст. = 101325 Н/м2 .
С увеличением высоты давление убывает, а в шахтах больше.
2) Давление Ра по основному уравнению гидростатики называют абсолютным.
Когда
к свободной поверхности приложено
барометрическое давление, то основное
уравнение гидростатики будет иметь
вид:
3)
Разница давлений
- манометрическое (избыточное давление), при условии что абсолютное больше барометрического.
4) Если в какой-нибудь
жидкости абсолютное меньше барометрического
давления, то разность между ними
называется вакуумметрическим давлением.
Так как Ра отрицательным быть не может, поэтому вакуумметрическое давление не может быть больше барометрического.
6. Приборы для измерения давления
Для измерения барометрического давления применяют барометры, различаемые по устройству:
- жидкостные, основанные на принципе сообщающихся сосудов (Hg) чашечные, сифонные, сифонно – чашечные.
- металлические, основанные на изменение объема гофрированной металлической коробочки, из которой выкачан воздух; при изменение давления объём гофрированной коробочки изменяется и при помощи рычагов и стрелок давление указывается на циферблате.
Для измерения манометрического давления применяют манометры:
- жидкостные (для измерения давления газов).
- пружинные, в которых давление изменяется по величине деформации пружины.
- мембранные
- трубчатые.
Для измерения вакуумметрического давления применяют – вакуумметры:
- жидкостные, в которых Рвак соответствует hвак в трубке над уровнем жидкости.
- пружинные (аналогичны пружинным манометрам)