Сила давления действует по нормали

Свойства жидкостей

Жидкость – физическое тело, имеющее свойства текучести (принимает форму сосуда в котором находится), малой сжимаемости Жидкости характеризуются следующими свойствами:

1. Плотность – отношение массы тела к объему (масса единицы объема), единицы измерения - кг/м³, для воды r=1000 кг/м³

2. Удельный вес – вес единицы объема (отношение веса тела к его объему), единицы измерения н/м³ (ньютон на кубический метр, 1 ньютон = 9.81 кГ (кГ – килограмм-сила), единица измерения ньютона – кг*м/с². Для воды удельный вес g=9810 н/м³. Удельный вес связан с плотностью следующей зависимостью: g=r*g, где g – ускорение свободного падения, g =9.81 м/с².

3. Объемное сжатие. При приложении к жидкости внешнего давления жидкость будет уменьшаться в объеме, характеризуется это явление коэффициентом объемного сжатия.

4. Температурное расширение. При нагревании (охлаждении) жидкости происходит изменение объема, характеризуется температурное расширение коэффициентом температурного расширения.

Изменением объема при изменении давления и температуры в обычных условиях можно пренебречь, поэтому величины соответствующих коэффициентов не даются.

5. Вязкость- свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигу (касательным усилиям). Вязкость характеризуется коэффициентами вязкости, коэффициентом динамической вязкости m и коэффициентом кинематической вязкости n. Эти коэффициенты связаны следующей зависимостью n = m/r, коэффициент кинематической вязкости измеряется в м²/с. Для воды коэффициент кинематической вязкости равен: - при температуре 10 градусов 1.31*10^-6, при 20 градусах – 1.01*10^-6 м²/с.

3. Гидростатическое давление – отношение силы давления к площади, p=P/S, где р – давление; Р – сила давления; S – площадь, к которой приложена сила давления. Гидростатическое давление измеряется в н/м² (ньютон на квадратный метр), 1 н/м² = 1 Па (паскаль). Очень широко используется единица измерения гидростатического давления – техническая атмосфера (ат), 1 ат = 1 кГ/см² = 10⁵ Па. Гидростатическое давление может измеряться высотой столба жидкости, 1 ат = 10 м.в.ст. (метр водного столба жидкости) или 760 мм ртутного столба. Гидростатическое давление действует перпендикулярно к рассматриваемой поверхности и распространяется во всех направлениях равномерно. Основное уравнение гидростатики – давление в точке жидкости Р складывается из давления на поверхность жидкости р_о и давления столба жидкости g * h . Полное или абсолютное давление в точке равно р = р_о + g * h

Избыточное давление р_изб = р - р_о = g*h

Вакууметрическое давление (вакуум) – недостаток давления до атмосферного р_вак = р_ат - р

Свойства гидростатического давления:

1. В любой точке жидкого тела одинаково во всех направлениях (не зависит от угла наклона площадки),

2. Есть функцией оси координат,

В жидкости действуют не сосредоточенные, а распределенные силы. Все силы разделяют на массовые (распределенные по массе - силы тяжести, инерции) и поверхностные (распределенные по поверхности - силы трения, давления)..

Сила давления действует по нормали

Сила давления на плоскую поверхность определяется по формуле: Р = g h_сw,

Где h_с - глубина погружения центра тяжести площади фигуры; w - площадь фигуры (смоченной поверхности). При определении силы давления строят эпюру гидростатического давления. Для построения эпюры в точке пересечения свободной поверхности воды со стенкой откладывают величину гидростатического давления, в этой точке давление равно 0. Величина давления на максимальной глубине откладывается перпендикулярно поверхности, эта величина определяется по формуле g h при глубине слоя воды перед стенкой равной h. Величину силы давления можно определить произведением площади эпюры на ширину стенки (объемом тела давления). Площадь треугольника определяется как половина основания на высоту, основание равно gh, высота – h, тогда сила давления Р = gh*h*b/2, где b - ширина стенки.

4. Давление измеряется при помощи пружинных или мембранных манометров, или при помощи жидкостных (ртутных) манометров, которые представляют собой U стеклянную трубку в которую наливается ртуть, один конец трубки крепится к сосуду, в котором измеряется давление. По принципу действия манометры подразделяются на жидкостные, грузопоршневые, деформационные и электрические.

5. Закон Архимеда На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной телом жидкости. При плавании тела сила тяжести равна выталкивающей силе. Вес тела равен G = mg, где m – масса тела. Выталкивающая сила равна F = Wrg, где W - объем вытесняемой телом жидкости, r - плотность жидкости; g- ускорение свободного падения.

6. линией тока называется линия, проведенная через ряд точек в движущейся жидкости так, что в данный момент времени векторы скорости частиц жидкости, находящихся в этих точках, направлены по касательной к этой линии. Если в движущейся жидкости выделить весьма малую элементарную площадку , перпендикулярную направлению течения, и по контуру ее провести линии тока, то полученная поверхность называется трубкой тока

7. Различают равномерное движение – движение, при котором скорости в различных сечениях потока равны. Установившееся движение – это движение параметры потока, которого не зависят от времени (не изменяются со временем). При неравномерном движении скорости в различных сечениях отличаются друг от друга. При неустановившемся движении параметры потока изменяются во времени.

8. Рассмотрим элементарную струйку с поперечным сечением и постоянной скоростью движения частицы жидкости и. Через промежуток времени t частицы переместятся из сечения 1-1 в сечение 2-2 на расстояние l. При этом через сечение 1-1 пройдет элементарный объем жидкости . Разделив обе части уравнения на t, получим , но – расход элементарной струйки (объем, прошедший через элемент живого сечения 1-1 в единицу времени); – скорость движения частиц жидкости (путь, пройденный частицами жидкости за единицу времени). Отсюда , т. е. расход элементарной струйки равен площади ее поперечного сечения, умноженной на скорость в этом сечении.