Hydrostatický tlak

Hydrostatika je jednou z částí hydrauliky, která zkoumá rovnovážný stav tekutiny a tlak, který se objevuje v kapalině spočívající na různých površích.

Hydrostatický tlak je základní koncept hydrostatiky. Uvažujme libovolný objem tekutiny, která je v rovnováze. Uvnitř tohoto objemu osnovy bodem A a psychicky rozdělit jej na polovinu rovině procházející bodem A. V této rovině části izolovat oblast S a střed v bodě A. Pojďme odstranit polovinu objemu a nahradit sílu, s jakou jednal na zbývající částku, vyvažovači síla F. Takže tekutina v druhé polovině bude stále v klidu.

Teď začneme zmenšovat oblast S tak, že bod A je neustále uvnitř. Při dostatečné redukci se bod A shoduje s oblastí S. A tlak v bodě A bude určen podle vzorce P (A) = lim dF / dS pro dS, který má tendenci k nule.

Pak se tlak vyvíjený na podložku S rovná součtu tlaků vyvíjených na všech místech patřičných k tomuto povrchu. Jinými slovy: p = F / S. Hydrostatický tlak je hodnota rovnající se kvocientu dělení síly F na plochu S.

Příčinou hydrostatického tlaku je: hmotnost samotné kapaliny a tlak, který je aplikován na povrch kapaliny. Tlak způsobený vlastností kapaliny a vnějším tlakem je tedy druh hydrostatického tlaku. Pokud je kapalina umístěna v pístu a na ni je aplikována určitá síla, pak přirozeně tlak v kapalině stoupne. Za normálních podmínek je kapalina natlakována atmosférickým tlakem. Pokud je tlak na povrchu kapaliny nižší než atmosférický tlak, pak se tento tlak nazývá měřicí tlak.

Tekutina je v rovnováze, pokud je vše síla tlaku, působící na jakýkoli dostatečně malý objem kapaliny, jsou vyváženy navzájem.

Zvažme hydrostatický tlak a jeho vlastnosti:

• Pro libovolný bod libovolně odebraný v tekutině je vektor hydrostatického tlaku nasměrován uvnitř jeho objemu a kolmo na plochu přidělenou v objemu.

Ukažme tuto vlastnost: Předpokládejme, že úhel, při kterém je síla aplikována na určitou oblast, není přímá. Představujeme sílu F jako P (normální), P (tangenciální). Předpokládejme, že dotyčná součást není rovna nule, pak pod její vlivem musí tekutina proudit podél skloněné, ale spočívá v bodě. Závěr tedy naznačuje, že tečna je nulová a účinek tlaku nastává kolmo k ploše. Objekt je dokázán.

• Hydrostatický tlak je stejný ve všech směrech.

Ukážeme tuto vlastnost hydrostatického tlaku: v libovolném objemu kapaliny vybereme čtverec, jehož dvě roviny se shodují s koordinovat letadla, a třetí je libovolně zvolen. V dolní části se dostaneme pravý trojúhelník. Působení kapaliny na každé čelní znamenají: X * (P), Y * (P), Z * (P), uložené v kapalném rovnováze, takže celkový výsledek působení síly je 0.

E * (x) = 0

X * (P) dz -E * (P) de sin a = 0,

E * (y) = 0, E * (z) = 0

Z * (P) dx -E * (P) de cos a = 0

Je zřejmé, že dz = de sin a, dx = de cos a

z toho: X * (P) = E * (P), Z * (P) = E * (P)

Výstup: X * (P) = Y * (P) = Z * (P) = E *

Objekt je dokázán. Vzhledem k tomu, že tvář byla zvolena libovolně, tato rovnost platí pro každý případ.

• Hydrostatický tlak se mění přímo v závislosti na hloubce. S rostoucí hloubkou se tlak v bodě zvýší a se sníženou hloubkou ponoření se zvýší.

Každá kapalina bod, v rovnováze splňuje následující rovnice: j + p / g = j (o) + P (O) / g = H, kde j - souřadnice daného bodu, j (O) - Souřadnice povrchu kapaliny, p, a P (o) - výška sloupů, g - tekutina specifická hmotnost, H - vodního sloupce.

V důsledku transformací získáme p = p (o) + g [j (0) -j] nebo p = p (o) + gh

kde h je hloubka ponoření daného bodu a gh není jiná než hmotnost sloupku tekutiny rovného ve výšce h a mající jednotkovou plochu v základní ploše. Tato vlastnost hydrostatického tlaku se nazývá Pascalův zákon.