3. Статика

1. Основные понятия и законы статики и гидростатики

Условие равновесия тел

Тело (материальная точка) находится в состоянии равновесия, если векторная сумма сил, действующих на него, равна нулю. Различают 3 вида равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное. Если при выведении тела из положения равновесия возникают силы, стремящиеся вернуть это тело обратно, это устойчивое равновесие. Если возникают силы, стремящиеся увести тело еще дальше из положения равновесия, это неустойчивое положение; если никаких сил не возникает - безразличное.

1 2 3 1 - неустойчивое; 2 - устойчивое ;

3 - безразличное

Когда речь идет не о материальной точке, а о теле, которое может иметь ось вращения, то для достижения положения равновесия помимо равенства нулю суммы сил, действующих на тело, необходимо, чтобы алгебраическая сумма моментов всех сил, действующих на тело, была равна нулю.

M=Fd

Плечом силы d называют расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Условие равновесия рычага;

алгебраическая сумма моментов всех вращающих тело сил равна нулю.

Давление. Закон Паскаля для жидкостей и газов

Давлением называют физическую величину, равную отношению силы, действующей на площадку, перпендикулярную этой силе, к площади площадки. Давление - величина скалярная p=F/S . В СИ давление измеряется в паскалях: 1 Па = 1 Н/м² . Для жидкостей и газов справедлив закон Паскаля : давление распространяется по всем направлениям без изменений. В твердых телах давление распространяется только по направлению действия сил. Если жидкость или газ находятся в поле силы тяжести, то каждый вышерасположенный слой давит на нижерасположенные и по мере погружения внутрь жидкости или газа давление растет. Для жидкостей p=gh , где  - плотность жидкости, h - глубина проникновения в жидкость. Эта формула справедлива независимо от формы сосуда, в который налили жидкость. Последнее обстоятельство используется для установления внесистемной единицы давления - миллиметра ртутного столба. Если за нормальное атмосферное давление принимается давление столбика ртути высотой 760 мм , то это давление легко перевести в Паскали : p=gh = 13,6 10³ кг/м³ 9,8 м/с² 0,76 м = 1,01 10⁵ н/м² =1,01 10⁵ Па.

Сообщающиеся сосуды. Принцип действия гидравлического пресса

Однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одном уровне.

Е сли в колена сообщающихся сосудов залить жидкость с разными плотностями, то жидкость с большей плотностью устанавливается на меньшей высоте. В этом случае  ₁gh₁ =₂gh₂ и высоты столбов жидкости обратно пропорциональны плотностям :

Рассмотрим устройство гидрав-лического пресса. Гидравлический пресс представляет собой сосуд, заполненный маслом или иной жидкостью, в котором прорезаны два отверстия, закрытые поршнями. Поршни имеют разную площадь. Если к одному поршню приложить силу, то сила, приложенная ко второму поршню, оказывается другой.

Т аким образом, гидрав-лический пресс служит для преобразования величины силы. Поскольку давление под поршнями должно быть одинаковым, то

Чем больше отношение S₂/S₁ , тем больший выигрыш в силе можно получить. Однако, выигрыша в работе получить не удается. Поскольку жидкость несжимаема, то h₁S₁=h₂S₂ . Работа силы F₁ : A₁= F₁h₁ ; работа силы F₂ :

Тогда A₁=A₂ .