Гидра́влика — прикладная наука о законах движения (равновесии жидкостей и способах приложения этих законов к решению задач инженерной практики. К числу таких задач относятся: расчёт гидравлических сопротивлений при движении жидкости или газа по трубе; расчёт средних скоростей движения по трубе и расходов жидкости; определение скоростей истечения и т.п. Гидравлика разделяется на гидростатику и гидродинамику.

Гидростатика ─ раздел гидравлики, в котором изучаются законы равновесия жидкостей, находящихся в покое.

Гидростатическое давление – это давление, которое оказывает неподвижная жидкость на дно и стенки сосуда, а также нижележащие слои жидкости.

Оно всегда направлено нормально к площадке, на которую оно действует.

Если  – сила, действующая на выделенную в жидкости элементарную площадкуΔS, то среднее гидростатическое давление:

При  определяется гидростатическое давление в данной точке

Давление в точке жидкости одинаково во всех направлениях.

Гидродинамика – раздел механики, изучающий движение жидкостей и газов (в интервале дозвуковых скоростей, а также их взаимодействие с твердыми и жидкими телами, находящимися в жидкости или газе). Движение жидкостей, называемое потоком жидкости, происходит по открытым или закрытым каналам (трубопроводам). Движение жидкости, не имеющей открытой поверхности, называется напорным движением. Напорные потоки занимают весь объём закрытого трубопровода. Движение по рекам, лоткам, каналам называется безнапорным. Движение жидкости, при котором её скорость в любой точке занятого жидкостью пространства, не меняется во времени, называется установившимся или стационарным движением. Поверхность, проведённая нормально к направлению движения жидкостей, называется поперечным или живым сечением потока. Линия, по которой ограничивается живое сечение потока жидкости, называется смоченным периметром

Линия тока ─ это кривая, проведенная в движущейся жидкости в данный момент времени так, что в каждой точке векторы скорости совпадают с касательными к этой кривой.

Р исунок 3.1─ Линия тока

Нужно различать траекторию и линию тока. Траектория характеризует путь, проходимый одной определенной частицей, а линия тока направление движения в данный момент времени каждой частицы жидкости, лежащей на ней.

При установившемся движении линии тока совпадают с траекториями частиц жидкости. При неустановившемся движении они не совпадают, и каждая частица жидкости лишь один момент времени находится на линии тока, которая сама существует лишь в это мгновение. В следующий момент возникают другие линии тока, на которых будут располагаться другие частицы. Еще через мгновение картина опять меняется. Если выделить в движущейся жидкости элементарный замкнутый контур площадью dω и через все точки этого контура провести линии тока, то получится трубчатая поверхность, которую называют трубкой тока.

Р исунок 3.2 ─ Трубка тока

Часть потока, ограниченная поверхностью трубки тока, называется элементарной струйкой жидкости. Таким образом, элементарная струйка жидкости заполняет трубку тока и ограничена линиями тока, проходящими через точки выделенного контура с площадью dω. Если dω устремить к0, то элементарная струйка превратится в линию тока. Из приведённых выше определений вытекает, что в любом месте поверхности каждой элементарной струйки (трубки тока) в любой момент времени вектора скоростей направлены по касательной (и, следовательно, нормальные составляющие отсутствуют). Это означает, что ни одна частица жидкости не может проникнуть внутрь струйки или выйти наружу. При установившемся движении элементарные струйки жидкости обладают рядом свойств:

─ площадь поперечного сечения струйки и ее форма с течением времени не изменяются, так как не изменяются линии тока;

─ проникновение частиц жидкости через боковую поверхность элементарной струйки не происходит;

─ во всех точках поперечного сечения элементарной струйки скорости движения одинаковы вследствие малой площади поперечного сечения;

─ форма, площадь поперечного сечения элементарной струйки и скорости в различных поперечных сечениях струйки могут изменяться.

Трубка тока является как бы непроницаемой для частиц жидкости, а элементарная струйка представляет собой элементарный поток жидкости. При неустановившемся движении форма и местоположение элементарных струек непрерывно изменяются.

Жидкость – физическое тело, молекулы которого слабо связаны между собой. Поэтому незначительные силы способны легко изменить форму жидкости, которая способна сохранить объем, но не форму. В гидравлике жидкость рассматривают как непрерывную среду, заполняющую пространство без пустот и промежутков, т.е. отвлекаются от молекулярного строения жидкости и её частицы, даже бесконечно малые, считают состоящими из большого числа.

Реальной жидкостью называют жидкость, обладающую вязкостью (свойство жидкости сопротивляться сдвигу ее слоев).

Идеальная или невязкая жидкость является упрощенной моделью реальной (вязкой) жидкости. По предположению, идеальная жидкость имеет все свойства реальной, кроме вязкости.

 Плотность – масса единицы объема:

 ,   .

Плотности обычных капельных жидкостей (исключение — ртуть) близки к плотности воды и весьма слабо изменяются с изменением давления и температуры.С увеличением температуры плотность жидкости, как правило, уменьшается.

Относительная плотность – это безразмерное число, представляющее собой отношение плотности данной жидкости к плотности дистиллированной воды, взятой при 4˚ С.