1.3. Основы гидростатики Гидростатическое давление На жидкость, находящуюся в равновесии, действуют силы двух видов:
поверхностные (давление поршня, давление стенок сосуда на жидкость,
атмосферное давление и т.п.);
объемные (массовые) силы (сила тяжести жидкости, сила инерции).
Гидростатическое давление и его свойства Р
Рис. 1
ассмотрим некоторый объем жидкости, находящейся в равновесии (рис.1, а). Под действием внешних сил, в том числе силы тяжести жидкости, действующих на этот объем, внутри жидкости во всех точках данного объема возникают внутренние силы. Рассечем, рассматриваемый объем жидкости некоторой плоскостью авсd на две части I и II; обозначим площадь поверхности раздела через . Мысленно отбросим одну из частей, например II.
Для сохранения равновесия объема части I необходимо заменить действие отброшенной части на оставшуюся внутренними силами, которые действуют по всей плоскости авсd. Предположим, что на некоторую элементарную площадку Δ в плоскости авсd действует элементарная сила, равная ΔР (рис. 1, б).
Обозначим отношение этой силы и площади, на которую она действует, через рср, тогда
Величина рср называется средним гидростатическим давлением в пределах элементарной площадки Δ.
Таким образом, среднее гидростатическое давление – это отношение суммарного давления, воспринимаемого элементарной площадкой, к площади этой площадки.
Однако рср не выражает истинного гидростатического давления, так как в общем случае истинное давление в отдельных точках площадки Δ может быть меньше, а в других больше рср. Разница между истинным давлением в точке и средним давлением в пределах площадки Δ будет тем меньше, чем меньше площадка.
Если уменьшить площадку Δ, то будет уменьшаться и ΔР, но в пределе отношение ΔР к Δ будет конечной величиной и выразит величину истинного гидростатического давления в точке. Эту величину в дальнейшем будем называть гидростатическим давлением.
Математически это запишется так:
т.е. гидростатическим давлением называется предел отношения силы давления ΔР и площади элементарной Δ, на которую она действует, когда площадь Δ стремится к нулю.