Практическое применение законов гидростатики

1. Гидравлический пресс

Применяется для прессования материалов, испытания на прочность и др. Он представляет собой два сообщающихся цилиндра.

Если на малый поршень площадью , действует сила , то давление будет равно: , которое по закону Паскаля будет передаваться на больший с площадью , тогда но работа, совершаемая обоими поршнями, одинакова.

2. Сообщающиеся сосуды

Пусть два открытых сообщающихся сосуда заполнены жидкостью плотностью . Возьмем т. в плоскости сравнения . Если считать т. принадлежащей левому сосуду, то давление в этой точке:

Левый сосуд:

Правый сосуд:

При равновесии для каждой точки давление одинаково в любом направлении (иначе происходило бы перемещение), следовательно:

В открытых или закрытых, находящихся под одинаковым давлением, сообщающихся сосудах, заполненных однородной жидкостью, уровни жидкости располагаются на одной высоте, независимо от формы и поперечного сечения сосудов (водомерные стекла).

Если сообщающиеся сосуды заполнены двумя несмешивающимися жидкостями с плотностями , то, проведя плоскость сравнения через границу раздела, получим:

Высота уровней разнородных жидкостей над поверхностью их раздела обратно пропорциональна плотностям этих жидкостей.

Если сосуды заполнены одной жидкостью плотностью , но давление над уровнем жидкости неодинаково, то:

Используется для измерения давления – U-образный манометр.

3. Дымовая труба.

Давление для точки 1 у основания трубы:

Давление для точки 2:

Поскольку

Таким образом, у основания трубы появляется разность давления, вследствие чего тяжелый наружный воздух передавливает горячие газы и удаляет их из трубы.

Труба работает тем лучше, чем она выше и чем выше температура отходящего газа (материал для трубы лучше использовать с малой теплопроводностью).

4. Сифон.

Он обеспечивает переток жидкости без применения запорной арматуры. Слева на точку 1 действует давление: (компенсируется высотой столба жидкости)

Справа:

Так как по условию работы сифонов

Возникающая разность давлений заставляет жидкость течь по трубе сифона.

Сифон может работать только тогда, когда он полностью заполнен жидкостью. Столб воздуха не может создать . На воздухе работать сифон не может (малое .

4. Сепаратор для эмульсий (очень важный аппарат на НПЗ)

Легкая жидкость удаляется через верхний штуцер, тяжелая – через U-образный гидрозатвор.

При равновесии каждой точки давление одинаково в любом направлении:

При допущении, что давление над жидкостью внутри аппарата и на выходе из затвора одинаково.

Давление на дно и стенки сосуда

В сосуде любой формы гидростатическое давление во всех точках горизонтального дна одинаково, давление на боковые стенки возрастает с увеличением глубины погружения.

Давление на дно сосуда:

Сила давления на дно:

Сила давления на горизонтальное дно сосуда не зависит от формы сосуда и объема жидкости, а определяется лишь высотой столба и площадью дна .

Сила давления на стенку зависит от высоты:

Она равна произведению смоченной площади на величину гидростатического давления в центре тяжести смоченной площади стенки.