Статика
Раздел механики, изучающий условия относительного покоя тел.
Статика твердого тела
Равновесие тела с закрепленной осью вращения
h1
h2
В
A
С
Условие равновесия: линия действия равнодействующих всех приложенных к телу сил должна проходить через центр (ось) вращения.
;
- тело находится в равновесии, если
моменты приложенных к нему сил численно
равны и действуют в противоположных
направлениях.
Рычаг
О
Относительно
точки О:
.
Обобщение на любое число сил: рычаг находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов сил, действующих на рычаг, равна нулю.
Статика жидкостей и газов
Статика жидкости и газов изучает равновесие жидких и газообразных сред.
Давление
Давление численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.
,
.
Закон Паскаля
Давление, оказываемое на жидкости или газы, которые находятся в замкнутом сосуде, передается на них равномерно по всем направлениям. (Причина – большая подвижность молекул).
Примечание: гидравлические прессы, тормоза, подъемники (домкраты).
Собственное давление жидкости (гидростатическое)
На дно сосуда площадью действует вес столбика жидкости высотой , создавая давление
.
Выводы: а)
б)
Сообщающиеся сосуды (открытые)
1. Любая жидкость устанавливается в сообщающихся некапиллярных сосудах на одном уровне (независимо от числа сосудов, их размеров и наклона относительно линии горизонта).
2. В сообщающихся сосудах высоты разнородных несмешивающихся жидкостей обратно пропорциональны их плотностям:
;
;
;
;
.
Закон Архимеда
Пусть верхнее основание кубика расположено на уровне поверхности воды. Тогда силы давления воды, действующие с боков, взаимно компенсируются. Сила, направленная вертикально вверх, называется выталкивающей или силой Архимеда. Эта сила численно равна весу столбика воды высотой и основанием, равным основанию кубика:
.
При неполном погружении кубика:
.
Закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила (сила Архимеда), численно равная весу вытесненной жидкости (или газа).
Атмосферное давление
Поверхность Земли – дно воздушного океана, который (как и обычный океан) оказывает давление на ней .
вакуум
ртуть
760мм
ртуть
В опыте Вивиани – Торричелли давление атмосферы, переданное ртутью в чаше, уравновесилось давлением столбика ртути высотой 0,76м.
Нормальное атмосферное давление
(во
внесистемных единицах
ртутного столба (мм.рт.ст.)).
Гидравлический пресс
масло
Внешняя
сила
создает в жидкости под поршнями сечений
и
одинаковое давление (в соответствии с
законом Паскаля):
;
(выигрыш в силе: ).
Использование гидравлических прессов: штамповка металлических изделий (например, кузовов автомобилей), чеканка монет, прессование керамических заготовок, выдавливание масла из семян подсолнуха и сока из фруктов.