2. Гидростатика

При изучении гидростатики необходимо добиться от студента:

- усвоения понятия «гидростатическое давление»;

- знания и умения использовать основной закон гидростатики при решении задач определения гидростатического давления в заданной точке объема, занимаемого жидкостью.

2.1. Основные понятия. Законы

Гидростатика – раздел гидравлики, изучающий законы равновесия неподвижной жидкости, находящейся под воздействием внешних сил.

Под воздействием внешних сил части рассматриваемого объема жидкости взаимодействуют друг с другом. Эти силы являются внутренними силами.

В идеальной жидкости эти силы направлены по нормали к поверхности раздела и направлены в сторону противоположную внешней нормали, т.к. жидкость практически не сопротивляется растяжению и, как сплошная среда, может работать только на сжатие. Интенсивность этих сил характеризуется величиной нормального напряжения, которое в гидравлике называется давлением

Рис. 2.1	. (2.1) Внешние силы подразделяют на силы поверхностные и объемные. К поверхностным силам относятся силы взаимодействия жидкости со стенками резервуара, ограничивающими занимаемый объем, и силы атмосферного давления на свободной поверхности. Объемные силы – это, прежде всего, силы тяжести и иные физические силы, распределенные по объему, занимаемому жидкостью. Для характеристики массовых сил вводят интенсивность массовых сил, как силу, приходящуюся на единицу массы. Составляющие интенсивности массовых сил по координатным осям определяют выражениями
		(2.2)

Рис. 2.2

Давление в заданной точке жидкости на выделенной площадке нормально к ней не зависит от пространственной ориентации площадки. Называется это давление - гидростатическим давлением (рис.2.2) Гидростатическое давление обладает двумя свойствами:

• на внешней поверхности жидкости оно всегда направлено по нормали внутрь объема занимаемого жидкостью;

• в любой точке внутри жидкости оно по всем направлениям одинаково, т.е. не зависит от ориентировки площадки, на которой определяется.

В гидростатике силы, действующие на жидкость, не зависят от времени. Основная задача гидростатики состоит в определении давления как функции координат

,

(2.3)

а также в определении сил, действующих на твердые стенки со стороны жидкости.

В поле силы тяжести основное уравнение гидростатики имеет вид

,

(2.4)

где:

Рис. 2.3

 давление на свободной поверхности жидкости;  плотность жидкости; g  ускорение свободного падения; h  глубина расположения рассматриваемой точки, от свободной поверхности.

Рис. 2.4

Другая форма записи основного уравнения гидростатики имеет вид , (2.5) где: и  вертикальные координаты произвольных точек, отсчитываемые от плоскости сравнения;  пьезометрическая высота.