6.Силы, действующие в жидкости

Поскольку жидкость обладает свойством текучести и легко деформируется под действием минимальных сил, то в жидкости не могут действовать сосредоточенные силы, а возможно существование лишь сил распределённых по объёму (массе) или по поверхности. В связи с этим действующие на жидкости распределённые силы являются по отношению к жидкости внешними. По характеру действия силы можно разделить на две категории: массовые силы и поверхностные.

Массовые силы пропорциональны массе тела и действуют на каждую жидкую частицу этой жидкости. К категории массовых сил относятся силы тяжести и силы инерции переносного движения.

Поверхностные силы равномерно распределены по поверхности и пропорциональны площади этой поверхности. Эти силы, действуют со стороны соседних объёмов жидкой среды, твёрдых тел или газовой среды. В общем случае поверхностные силы имеют две составляющие нормальную и тангенциальную. Единичная поверхностная сила называется напряжением. Нормальная составляющая поверхностных сил называется силой давления р. Величина давления в системе СИ измеряется в паскалях.

7.Свойства гидростатического давления

1.Давление всегда направлено по внутренней нормали к выделенной поверхности.

поясним этот постулат простым примером. Отсечём от жидкого тела часть его объ-

ёма и для сохранения равновесия оставшейся части жидкости приложим к образовавшемуся сечению систему распределённых сил. Поскольку в покоящейся жидкости не могут существовать касательные напряжения, то приложенные к сечению силы могут быть направлены лишь по внутренней нормали к площади сечения.

2. В любой точке внутри жидкости давление по всем направлениям одинаково. Другими словами величина давления в точке не зависит от ориентации площадки, на которую действует давление.Выделим в районе произвольно выбранной точки малый отсек жидкости в виде тетраэдра. Для обеспечения равновесия на отсек жидкости должны действовать силы давления нормальные к граням отсека корме того, на этот же отсек жидкости будут действовать массовые силы характер действия которых определяется движением сосуда, относительно которого покоится жидкость. Величина массовых сил будет пропорциональна массе жидкости в отсеке Запишем уравнение равновесия отсека жидкости в проекциях на оси координат(1)

(1) (2)

Выразив силы через напряжения, уравнения равновесия будут иметь вид(2).

где: dS- площадь наклонной грани отсека, j_x,j_y,j_z- проекции ускоре-

ния переносного движения на оси координат.

Уравнения равновесия примут вид:

Пренебрегая малыми величинами, получим:

8.Уравнение равновесия жидкости

Рассмотрим отсек жидкости малых размеров в виде параллелепипеда. Масса жидкости в выделенном объёме: .На боковые грани параллелепипеда действуют силы давления: (на левую и правую) . На переднюю и заднюю грани: на нижнюю и верхнюю .Проекции массовых сил на координатные оси: = , = = Тогда сумма сил действующих вдоль оси ОХ,OY,OZ: