9. Сила давления жидкости на плоскую стенку

Зная закон распределения гидростатического давления в жидкости, можно найти полную силу давления на стенки и дно сосудов, для этого необходимо определить силу давления и нахождению ее точки приложения. Используем основное уравнение гидростатики для нахождения полной силы давления жидкости на плоскую стенку, наклоненную к горизонту под произвольным углом  (рис. 2.6). Вычислим силу F давления, действующего со стороны жидкости на некоторый участок рассматриваемой стенки, ограниченный произвольным контуром и имеющий площадь, равную S. Ось Ох направим по линии пересечения плоскости стенки со свободной поверхностью жидкости, а ось Оу – перпендикулярно к этой линии в плоскости стенки. Выразим сначала элементарную силу давления, приложенную к бесконечно малой площадке dS:

=p dS= ( )dS = dS +dS,

где – давление на свободной поверхности; h – глубина расположения площадки dS. Для определения полной силы F проинтегрируем полученное выражение по всей площади S:

F = S = S

т.е. полная сила давления жидкости на плоскую стенку равна произведению площади стенки на гидростатическое давлении в центре тяжести этой площади.

Если давление ро равно атмосферному, то точка D и будет центром давления. При ро выше атмосферного центр давления находят по правилам механики как точку приложения равнодействующей двух сил: Fо и Fж; чем больше первая сила по сравнению со второй, тем, очевидно, центр давления ближе к центру тяжести площади S.

 

 

 

 

 

 

 

 

10.Сила давления жидкости на криволинейные стенки.

Рисунок 2.7 Схема для определения силы давления жидкости

на цилиндрическую поверхность

Условие равновесия объема АВСD в вертикальном направлении имеет вид

Fв = роSг + G, (2.20)

где ро – давление на свободной поверхности жидкости;

Sг – площадь горизонтальной проекции поверхности АВ;

G – вес выделенного объема жидкости.

11.Закон Архимеда. Плавание тел.

FA = Fв2 – Fв1 = GACBD = Vρg.

В этом и заключается закон Архимеда, обычно формулируемый так: на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вертикально вверх, численно равная весу жидкости, вы-тесненной телом, и приложенная в центре тяжести объема погруженной части тела.

Сила FA называется архимедовой силой, или силой поддерживания, а точка ее приложения, т.е. центр тяжести объема V, – центром водоизмеще-ния.

В зависимости от соотношения веса G тела и архимедовой силы FA возможны три случая: 1) G > FA – тело тонет; 2) G < FA – тело всплывает и плавает на поверхности жидкости в частично погруженном состоянии; 3) G = FA – тело плавает в полностью погруженном состоянии.

12.Установившееся и неустановившееся движение жидкости. Примеры

Установившимся называется такое течение жидкости, для которого скорости частиц жидкости не изменяются во времени, ее движение счита-ется установившимся. При установившемся движении в каждом сечении по-тока постоянны не только скорость, но и расход, температура, давление и плотность жидкости. Вместе с тем при установившемся движении скорости потока могут изменяться в пространстве, при переходе жидкости от одного се-чения к другому.

Неустановившимся называется течение жидкости, все характери-стики которого (или некоторые из них) изменяются по времени в точ-ках рассматриваемого пространства.