Самостоятельная работа-1 Вопросы, связанные с равновесным состоянием жидкостей, основным уравнением гидростатики, законом Архимеда и законом Паскаля в машиностроении

самостоятельная работа-1

Вопросы, связанные с равновесным состоянием жидкостей, основным уравнением гидростатики, законом Архимеда и законом Паскаля в машиностроении.

ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ГИДРОСТАТИКИ ЗАКОН ПАСКАЛЯ РЕФЕРАТ
Перед тем, как приступить к основной части статьи, охарактеризуем жидкость.
Основные отличительные черты жидкостей:

• 
  жидкости способны легко изменять свою форму в отличие от твердых (упругих) тел;
  
• 
  части жидкости имеют способность к свободному передвижению в скольжении относительно друг друга. По этой причине, если жидкость налить в некий сосуд, она легко примет форму этого сосуда;
  
• 
  в жидкость, подобно газообразной среде, можно поместить твердое тело;
  
• 
  жидкости, в отличие от газов, почти несжимаемы.
  

Когда тело погружено в жидкость или газ, на него воздействуют силы, распределяемые по поверхности этого тела. И, чтобы описать эти распределенные силы, была введена такая физическая величина, как давление.
Давление есть отношение модуля силы F → , которая действует перпендикулярно поверхности, к площади S этой поверхности: p = F S . В системе С И давление измеряется в паскалях ( П а ) : 1 П а = 1 Н м 2 .
Зачастую используют внесистемные единицы: нормальная атмосфера ( а т м ) и миллиметр ртутного столба ( м м H g ) : 1 а т м = 101325 П а = 760 м м H g .
Закон Паскаля
Французский ученый Б. Паскаль в середине XVII века эмпирическим образом установил закон, который получил название закон Паскаля.
Закон Паскаля: давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует.
Проиллюстрируем закон Паскаля, изобразив на рисунке 1 . 15 . 1 . небольшую прямоугольную призму, помещенную в жидкость. Предположим, что плотность материала призмы равна плотности жидкости, тогда призма будет находиться в безразличном равновесии с жидкостью. Это значит, что силы давления, воздействующие на грани призмы, должны быть уравновешены, что возможно тогда, когда силы, оказывающие давление на единицу площади поверхности каждой грани, являются одинаковыми: p 1 = p 2 = p 3 = p .
Рис. 1 . 15 . 1 . Иллюстрация закона Паскаля.


Реклама
То, с каким давлением воздействует жидкость на дно или стенки сосуда, имеет зависимость от высоты столба жидкости или глубины. Сосуд цилиндрической формы имеет высоту h и площадь основания S , тогда сила давления на дно этого сосуда равна весу столба жидкости m g , а, в свою очередь, m = ρ g h S , что есть масса жидкости в сосуде ( ρ – плотность жидкости). Таким образом, p = ρ h S g S = ρ g h .
Аналогичное давление на глубине h , согласно закону Паскаля, окажет жидкость и на стенки сосуда.
Гидростатическое давление – это давление столба жидкости p g h .
Теперь представим, что жидкость помещена в цилиндр с поршнем площадью S . Окажем на поршень внешнюю силу F → , что позволит создать в жидкости дополнительное давление p 0 = F S (рисунок 1 . 15 . 2 ).
Полное давление в жидкости на глубине h запишем как: p = p 0 + ρ g h .
Уберем поршень, и тогда давление на поверхность жидкости станет равным атмосферному давлению: p 0 = p а т м .
Рис. 1 . 15 . 2 . Зависимость давления от высоты столба жидкости.