Статика и гидродинамика жидкостей и газов.

Давление— величина, характеризующая действие силы, перпендикулярной поверхности, на каждую единицу площади этой поверхности. Давление р равно отношению модуля силы F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади S этой поверхности.

Единица давления в СИ — паскалъ. Измеряют давление манометрами, барометрами (см. анероид, барометр ртутный).

Распределение давления в покоящихся жидкости и газе.

Закон Паскаля— один из основных законов гидромеханики, согласно которому давление, оказываемое на жидкость или газ, находящиеся в ограниченном объеме, передается во все точки внутри объема без изменения. Установлен в 1651 —1653 г.г французским ученым Б. Паскалем. Закон Паскали лежит в основе принципа действия ряда механизмов, например гидравлического пресса

Сообщающиеся сосуды.— сосуды, соединен­ные между собой в нижней части (рис. 1). Если диаметры сосудов достаточно большие, чтобы мож­но было пренебречь капиллярными явлениями, то уровни однородной жидкости в этих сосудах рас­полагаются на одинаковой высоте независимо от формы сосудов. Если сосуды заполнены разными жидкостями (рис. 2), то высоты столбов этих жид­костей обратно пропорциональны их плотностям.

Принцип устройства гидравлического пресС — гидравлическая ма­шина, действие которой основано на законах дви­жения и равновесия жидкостей. Из закона Паскаля (см. Паскаля закон) модуль силы F₂ с которой жидкость действует на поршень больше­го сечения (а значит, и на прессуемую деталь), во столько раз больше модуля силы F_v действующей со стороны жидкости на поршень меньшего сече­ния, во сколько раз площадь S₂ большего поршня больше площади S1 меньшего поршня. Основная часть гидравлического пресса — два ци­линдра разного диаметра, снабженные поршнями соединенные трубкой. Прессуемое тело кладут на поршень №2. При помощи поршня №1 создается большое давление на жидкость, которое передается без изменения на поршень №2. Под действием силы F₂ поршень №2 поднимается. При подъ­еме поршня прессуемое тело упирается в непод­вижную платформу сжимается. Давление жид­кости определяют манометром , и, если оно превы­шает допустимое значение, открывается предохра­нительный клапан .

Атмосферное давление— давление, которое оказывает атмосфера Земли на предметы, находя­щиеся на ее поверхности. Выражается в Паскалях или миллиметрах ртутного столба. Для измере­ния атмосферного давления применяют баромет­ры: ртутный и анероид.

Опыт Торричелли. опыт по определению высоты столба жидкости, напри­мер ртути, который создает давление, равное атмо­сферному.

Изменение атмосферного давления с высотой. Около поверхности Зем­ли можно приближенно считать, что при подъеме на каждые 8 м давление уменьшается на 100 Па.

Выталкивающая сила (АРХИМЕДОВА СИЛА)

Выталкивающая сила, действующая со стороны жидкости (газа) на всякое погруженное в них те­ло равна по модулю весу вытесненной телом жидкости (газа), направлена вертикально вверх и приложена к центру тяжести объема погружен­ной части тела.

Закона Архимеда— закон статики жид­костей и газов : на всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует со сто­роны этой жидкости (газа) выталкиваю­щая сила, равная весу жидкости (газа) в объеме, равном объему тела (вытесненный объем), направ­ленная вертикально вверх и приложенная к цент­ру тяжести вытесненного объема.

Условие плавания тел. Условия плавания тел:

1) если F_T < F_A, то тело плавает на поверхности, лишь частично погрузив­шись в жидкость;

2) если FT = F_A, то тело полно­стью погружено в жидкость и находится в ней во взвешенном состоянии;

3) если F_T > F_A, то тело то­нет. Здесь FT — модуль силы тяжести, действую­щей на тело, F_A — модуль выталкивающей силы, действующей на тело, погруженное в жидкость. В основе теории плавания тел лежит закон Архиме­да.