Силы, действующие в жидкости

ГИДРОСТАТИКА

ЛЕКЦИЯ 4

Из-за текучести в жидкости не могут действовать сосредоточенные силы, а возможно лишь существование сил, непрерывно распределенных по массе (объему) или по поверхности. Поэтому силы, действующие на рассматриваемый объем жидкости и являющиеся по отношению к нему внешними, подразделяются на массовые (объемные) и поверхностные.

Массовые силы пропорциональны массе жидкого тела, это такие силы, которые действуют на каждую частицу жидкости, независимо от того, есть ли рядом другие частицы. Примером массовой силы является сила, вычисляемая по второму закону Ньютона, в том числе и сила тяжести.

Напряжением массовых сил называют отношение вектора массовой силы , действующей на рассматриваемую массу жидкости к ее массе D m:

, м/с².

Поверхностные силы - это силы, обусловленные воздействием окружающей среды на выделенный объем жидкости.

В общем случае поверхностная сила , действующая на площадку D S с внешней нормалью , раскладывается на нормальную D P и тангенциальную (касательную) D T составляющие (рис.3.1).

Рис. 3.1

Поверхностная сила, приходящаяся на единицу площади, называется по-верхностным напряжением: , Па.

Напряжение также раскладывается на нормальную s_n и касательную t составляющие. Нормальное напряжение считается положительным, если оно рас-тягивает жидкость, т.е. имеет направление внешней нормали в рассматриваемой точке поверхности жидкости. Нормальное напряжение, взятое с обратным знаком, называют гидромеханическим (или в случае покоя жидкости гидростатическим) давлением или, чаще всего, просто давлением: .

Знак минус в формуле говорит о том, что давление сжимает жидкость. Если давление p отсчитывается от нуля, то оно называется абсолютным. Существуют приборы, позволяющие измерять величину абсолютного давления, однако они громоздки и неудобны в пользовании. Поэтому на практике измеряют не абсолютную величину давления, а разность двух давлений: искомого и атмосферного (барометрического). Атмосферное давление измеряется барометром того или иного типа. Если определяемая величина давления больше атмосферного, то положительная величина разности давлений называется избыточным давлением, которое измеряется различного типа манометрами и потому называется еще и манометрическим. Если же измеряемая величина давления меньше атмосферного, то избыточное давление является отрицательной величиной, и его абсолютное значение называют вакуумметрическим давлением или вакуумом.

В системе СИ единица измерения давления называется паскаль (Па). 1Па = 1 Н/м².

В инженерной практике еще используются такие единицы измерения давления: 1 техническая атмосфера, 1 ат=1 кгс/см²=9,81×10⁴ Па; 1 физическая атмосфера, 1 атм=1,013×10⁵ Па; 1 бар= 10⁵ Па; 1 миллиметр ртутного столба – 1 мм рт.ст. =133,3 Па; 1 миллиметр водяного столба – 1 мм вод.ст. =9,81 Па.

Дата добавления: 2014-01-11