Можно выделить 3 свойства гидростатического давления:

Первое свойство. Гидростатическое давление направлено всегда по внутренней нормали к поверхности, на которую оно действует.

Второе свойство. Гидростатическое давление в любой точке жидкости действует одинаково по всем направлениям.

Третье свойство. Гидростатическое давление в точке зависит только от ее координат в пространстве, т.е. р=f(х,у,z). ( т.е по мере увеличения погружения точки давление в ней будет возрастать, а по мере уменьшения погружения уменьшаться.)

Давление, производимое покоящейся жидкостью, называется гидростатическим давлением.

рассчитать это давление?

Выделяем столб жидкости высотой h и площадью основания S;

сила давления воды на основание:

F = p • S. (1)

F = P – весу жидкости,

F = P = mg, m = p • V,

V = S • h.

F = pShg. (2)

Приравниваем формулы (1) и (2):

p= pgh

33. Физические свойства жидкости.

Жидкость - физическое тело, которое обладает свойством текучести, т. е. не имеющее способности самостоятельно сохранять свою форму. Текучесть жидкости обусловлена подвижностью молекул, составляющих жидкость.

Жидкостью называется агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Жидкость характеризуется следующими свойствами: 1) сохраняет объем; 2) образует поверхность; 3) обладает прочностью на разрыв; 4) принимает форму сосуда; 5) обладает текучестью. Свойства жидкости с 1) по 3) подобны свойствам твёрдых тел, а свойство 4) - свойству газа.

Текучесть: Под действием внешних сил жидкость не сохраняет форму. В отличие от пластичных твёрдых тел, жидкость не имеет предела текучести: достаточно приложить малую внешнюю силу, чтобы жидкость потекла.

Плотность: Отношение массы тела m к его объему W (Наибольшая плотность пресных вод будет при температуре 4°С: = 1000 кг/м³)

Сохранение объёма: Жидкость чрезвычайно трудно сжать механически, поскольку, в отличие от газа, между молекулами очень мало свободного пространства. Давление, производимое на жидкость, заключенную в сосуд, передаётся без изменения в каждую точку объёма этой жидкости (закон Паскаля, справедлив также и для газов). Эта особенность, наряду с очень малой сжимаемостью, используется в гидравлических машинах.

Жидкости обычно расширяются при нагревании и уменьшают объём (сжимаются) при охлаждении. Впрочем, встречаются и исключения, например, вода сжимается при нагревании, при нормальном давлении и температуре от 0°С до приблизительно 4°С.

Вязкость: Определяется как способность оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой - то есть как внутреннее трение.

Образование свободной поверхности и поверхностное натяжение: Из-за сохранения объёма жидкость способна образовывать свободную поверхность. Такая поверхность является поверхностью раздела фаз данного вещества: по одну сторону находится жидкая фаза, по другую — газообразная (пар), и, возможно, другие газы, например, воздух.

Если жидкая и газообразная фазы одного и того же вещества соприкасаются, возникают силы, которые стремятся уменьшить площадь поверхности раздела — силы поверхностного натяжения. Поверхность раздела ведёт себя как упругая мембрана, которая стремится стянуться.

Поверхностное натяжение может быть объяснено притяжением между молекулами жидкости.

Испарение и конденсация: Испарение – постепенный переход вещества из жидкости в газообразную фазу (пар).

Конденсация – обратный процесс, переход вещества из газообразного состояния в жидкое. При этом в жидкость переходит из пара больше молекул, чем в пар из жидкости.

Кипение: Процесс парообразования внутри жидкости. При достаточно высокой температуре давление пара становится выше давления внутри жидкости, и там начинают образовываться пузырьки пара, которые (в условиях земного притяжения) всплывают наверх.

Смачивание: поверхностное явление, возникающее при контакте жидкости с твёрдой поверхностью в присутствии пара, то есть на границах раздела трёх фаз.

Смешиваемость: способность жидкостей растворяться друг в друге. Пример смешиваемых жидкостей: вода и этиловый спирт, пример несмешиваемых: вода и жидкое масло.

Диффузия: При нахождении в сосуде двух смешиваемых жидкостей молекулы в результате теплового движения начинают постепенно проходить через поверхность раздела, и таким образом жидкости постепенно смешиваются.

Прозрачность :Степень прозрачности часто используется для измерения определенных видов примесей и эффективности очистки воды. Прозрачность выражается толщиной слоя воды (см). Зависит не только от количества содержащихся в ней взвешенных веществ, но также от крупности, формы и цвета частиц взвеси.

Характер запаха определяется органолептически. Интенсивность его оценивается по пятибалльной шкале. Для оценки интенсивности запаха указывается разбавление воды, при котором он исчезает.

34. Водосливы.

Водослив - преграда (порог), через которую переливается поток воды; в гидротехнике водосливом называется водосброс со свободным переливом воды через его гребень. Закономерности движения жидкости через водосливы имеют большое практическое значение. Гидравлический расчет плотин шлюзов, мостов, водопропускных труб ведется на основании теории водосливов. Водосливы широко применяются в гидротехническом и дорожном строительстве (водосливные плотины, водосбросы); также используются и качестве измерителей расхода жидкости – главным образом в гидравлических лабораториях, а также при гидрогеологических и гидрометрических изысканиях в полевой обстановке.

Часть потока, расположенная выше водослива, называется верхним бьефом, а ниже сооружения – нижним бьефом. Верхняя грань водослива, через которую происходит перелив жидкости из верхнего в нижний бьеф, называется порогом, или гребнем водослива.

Водосливы классифицируются по ряду признаков:

1) по форме поперечного сечения сливного порога, ( водослив с тонкой стенкой, водослив с широким порогом, и водослив практического профиля)

Водослив с тонкой стенкой: поток переливающийся через водослив с тонкой стенкой, имеет на всем своем протяжении неравномерный характер.

Водослив с широким порогом; на таком пороге устанавливается почти параллельно-струйное течение жидкости,

Водослив практического профиля, имеющий криволинейные очертания, соответствующие нижней поверхности струи жидкости в случае перелива через острый порог.

2) по плановому расположению, (прямым, боковым, косым, криволинейным или с боковым сжатием )

3) по условиям подхода жидкости к водосливу, (без бокового сжатия и водосливы с боковым сжатием. У первых перелив воды через порог происходит по всей ширине русла, а у вторых порог занимает только часть ширины подходного потока, который при переливе через водослив претерпевает сжатие с боков. Боковое сжатие отсутствует в том случае, если длина гребня водослива совпадает с ши­риной потока).

4) по форме водосливного отверстия, (быть прямоугольным, треугольным, трапецеидальным, параболическим).

5) по характеру сопряжения уровней воды верхнего и нижнего бьефов (разделяются на незатопленные, когда уровень потока в нижнем бьефе за водосливом не превышает гребня порога водослива, и затопленные, когда этот уровень выше, чем гребень порога (положение уровня в нижнем бьефе в последнем случае существенным образом влияет на величину расхода, пропускаемого через водослив).

Струя жидкости при переливе через водослив с тонкой стенкой претерпевает вертикальное сжатие. Площадь живого сечения потока над порогом водослива

w_c= _вbН,

где _в – коэффициент вертикального сжатия потока.

Средняя скорость потока в сечении над порогом : v= ,

где H_с – возвышение уровня воды верхнего бьефа над центром тяжести водосливного отверстия.

Для прямоугольного отверстия v= ,так как H_с=Н/2.Расход через водослив можно рассчитать по формуле

Q=w_cv=_вbН =_в* *b *H ^3/2.

Введем обозначение _в* =m_o и получим формулу для расхода через незатопленный прямоугольный водослив с тонкой стенкой без бокового сжатия Q= m_o b *H ^3/2

Величина m₀ – коэффициент расхода водослива с тонкой стенкой.

Расход жидкости в трапецеидальном водосливе находится по формуле

Q= m_o (b+0,8tga*H)H^3/2 ,

где a– угол наклона водослива по низу, b – ширина водослива по низу, m – коэффициент расхода, определяемый опытным путём.

При значении tga (уклон боковой стенки)=0,25 трапецеидальный водослив обладает свойством постоянства коэффициента расхода (m=0,42) при изменении напора H и применяется для измерения расхода. В этом случае Q=1,86bH^3/2.

Для водослива треугольной формы

Q= m_o H^5/2tga .

Наибольшее применение – имеет треугольный водослив с вырезом в форме прямоугольного треугольника? обычно используемый для измерения сравнительно небольших расходов жидкости. Для такого водослива

Q=1,343H^2,5 или Q=1,4H² .