ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гидростатика из "Гидравлика, водоснабжение и канализация " Гидростатика — раздел гидравлики, где изучаются законы равновесия жидкостей, действующие при этом силы, плавание тел без их перемещения. Для ознакомления с ними вначале необходимо рассмотреть силы, действующие на покоящуюся жидкость. Поскольку жидкость покоится, то силы вязкости не проявляются, и в общем случае учитывают силы веса, давления и инерции. [c.12] Жидкость в состоянии покоя подвергается действию двух категорий внещних сил массовых и поверхностных. Массовые силы пропорциональны массе жидкости — это силы тяжести и инерции. Поверхностные силы действуют на поверхность жидкости (давление атмосферы на свободную поверхность воды в реке). [c.12] Рассмотрим некоторый объем покоящейся жидкости (рис. 2.1), находящийся в сосуде произвольной формы. Мысленно разделим этот объем некоторой плоскостью АВ на две части и отбросим верхнюю часть. Для сохранения равновесия нижней части необходимо к плоскости АВ приложить силы, которые заменят действие верхней части объема жидкости на нижнюю. С этой целью возьмем на плоскости АВ произвольную точку К и выделим около нее бесконечно малую площадку а. В центре этой площадки приложим нормально к плоскости АВ силу Р, представляющую собой равнодействующую всех сил, действующих в различных точках на эту площадь. [c.12] Гидростатическое давление обладает двумя свойствами 1) всегда направлено по внутренней нормали к площадке, на которую оно действует 2) в любой точке жидкости действует одинаково по всем направлениям, т. е. не зависит от угла наклона площадки, на которую оно действует. [c.13] Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнение Эйлера). [c.13] При этом функция называется потенциальной или потенциалом сил. [c.15] Следовательно, для сохранения равновесия жидкости необходимо, чтобы силы, действующие на жидкость, имели потенциал. Наибольшее практическое значение из них имеют силы тяжести и силы инерции. [c.15] Поверхность равного давления на границе жидкости и газа (обычно атмосфера) называют свободной. Силы тяжести и инерции оказывают влияние на положение уровня свободной поверхности жидкости. [c.15] Основное уравнение гидростатики. Представим объем жидкости, находящийся в состоянии покоя в сосуде под действием силы тяжести и давления на ее свободной поверхности (рис. 2.3). [c.15] Уравнение (1.29) описывает условия равновесия жидкости как под действием силы тяжести, так и под влиянием внешнего давления и называется основным уравнением гидростатики. [c.16] Полученное уравнение можно сформулировать следующим образом абсолютное или полное давление в любой точке покоящейся жидкости слагается из давления на свободной поверхности ро (внешнее давление) и давления, определяемого весом столба жидкости yh (весовое давление). [c.16] В закрытом сосуде, наполненном жидкостью (рис. 2.4, й), в точке А сделаем отверстие, к которому присоединим открытую сверху трубку. Если на поверхность жидкости оказать давление ро. большее атмосферного, то жидкость поднимется в трубке на высоту hp. Указанная трубка называется пьезометром, а высота Ар — пьезометрической. [c.16] При Л=0 предельное значение вакуума составляет 0,1 МПа, но практически давление в жидкости не может быть меньше давления паров насыщения. [c.18] Для измерения давления и разряжения используют манометры и вакуумметры. Манометры подразделяют на жидкостные (водяные, ртутные) и механические (пружинные и мембранные). Вакуумметры бывают жидкостные и пружинные. [c.18] Вследствие трения в поршнях развиваемое усилие будет несколько меньше, что учитывается КПД пресса т], значение которого в среднем равно 0,8. [c.19] График распределения гидростатического давления по поверхности называют эпюрой давления. Для построения эпюры гидростатического давления на поверхность в нескольких наиболее характерных точках вычисляют давление по формуле (1.29). Затем в них восстанавливают перпендикуляры и, отложив на них в масштабе значения манометрического давления, соединяют концы отрезков линией. Направление давления обозначают стрелкой. [c.19] При построении эпюр следует учитывать, что силы давления направлены нормально к стенке, а уравнение (1.29), описывающее распределение гидростатического давления по глубине, является уравнением прямой, так как свободным членом является ро, угловым коэффициентом — у з текущей координатой — переменная высота Л. [c.19] На рис. 2.7 представлены эпюры абсолютного и избыточного гидростатического давления, действующего на вертикальную плоскую стенку. Для построения эпюры достаточно отложить в выбранном масштабе силы гидростатического давления по горизонтальному направлению, совпадающему с направлением гидростатического давления, на поверхности жидкости и у дна, соединив концы этих отрезков прямой линией. Из данного примера можно заключить, что эпюра абсолютного гидростатического давления изображается трапецией, а эпюра избыточного давления — треугольником. [c.19] Эпюра гидростатического давления на горизонтальное дно резервуара изобразится прямоугольником, так как при постоянной глубине Н избыточное гидростатическое давление на дно Ризб=уЛ является постоянным. [c.20] Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки, на стенки труб и резервуаров. Центр давления. Познакомившись с методом определения полного гидростатического давления в точке и на единицу площади, перейдем к рассмотрению способа определения суммарной силы гидростатического давления на твердые плоские и криволинейные поверхности. [c.20] Вернуться к основной статье