13. Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости

Силы, действующие на жидкость в состоянии движения

Динамика жидкости характеризуется внешними и внутренними силами, действующими на жидкость.

Внешними силами являются массовые силы: сила тяжести G и сила инерции J. Внутренними силами, если рассматривать выделенный объем в общем  потоке жидкости, являются силы, действующие на поверхности рассматриваемого объема. На элементарную площадку dS какого-либо выделенного объема действует некоторая сила, которую можно заменить двумя силами: нормальной силой гидростатического давления dP и касательной к площадке силой внутреннего трения dF (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Силы, действующие на жидкость при ее движении

Действие сил внутреннего трения сводится, с одной стороны, к тому, что для обеспечения движения жидкости их необходимо преодолевать, а следовательно, и учитывать при расчетах; с другой -эти силы влияют на скорости движущихся частиц и они различны в различных точках потока.

Естественно, учет всех этих факторов одновременно является сложной задачей, поэтому вначале рассматривается движение идеальной жидкости, а затем изучаются законы движения реальной жидкости.

14. Гидростатическое давление и два его свойства.

Гидростатическое давление — давление столба воды над условным уровнем.

Благодаря полной удобоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение Pw, то есть давление р на поверхность равную единице, называется гидростатическим давлением.

Простое уравнение P = pw может действительно служить для точного вычисления давления на данную поверхность сосуда, газов и капельных жидкостей, находящихся при таких условиях, что часть давления, зависящая от собственного веса жидкостей, ничтожно мала по сравнению с давлением, передаваемым им извне. Сюда относятся почти все случаи давлений газов и расчеты давлений воды в гидравлических прессах и аккумуляторах.^[1]

Гидростатическое давление и его свойства Как известно, в покоящейся жидкости возможен лишь один вид напряжений – напряжения сжатия, т. е. гидростатическое давление.

Гидростатическое давление в жидкости имеет следующие два свойства:  На внешней поверхности гидростатическое давление всегда направлено по нормали, внутрь рассматриваемого объема жидкости. Это свойство непосредственно вытекает из определения давления как напряжения от нормальной сжимающей силы. Под внешней поверхностью жидкости понимают не только поверхности раздела жидкости с газообразной средой или твердыми стенками, но и поверхности элементарных объемов, мысленно выделяемых из общего объема жидкости.

 В любой точке внутри жидкости гидростатическое давление по всем направлениям одинаково, т. е. давление не зависит от угла наклона площадки, на которую оно действует в данной точке.