Равновесие жидкости. Гидростатическое давление

В гидростатике рассматривают жидкость, находящуюся в покое. Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления.

Давлением в данной точке А жидкости (рис. 2.1) называется напряжение сжатия в этой точке, равное

p = lim

DP , (2.1) z

A DS ®0 DS DР

где DS – элементарная площадка, содержащая точку А; DР – нормальная сжимающая сила, действующая на площадку

DS.

Давление направлено по нормали к площадке, его величина не зависит от ориентировки площадки в про- O

A DS

странстве и является функцией координат точек жидкости:

p = f (x, y, z) .

Абсолютный нуль давления соответствует отсутст- вию сжимающих напряжений в жидкости. Давление, отсчи-

y x

Рис. 2.1. Определение давления

тываемое от абсолютного нуля, называется абсолютным давлением pабс. Примером абсолют- ного давления может служить атмосферное ра, называемое также барометрическим давлени- ем.

Давление может отсчитываться и от условного нуля, за который принимается давление атмосферного воздуха ра. В этом случае величина давления показывает избыток абсолютного давления pабс над атмосферным ра и называется избыточным давлением ризб или манометри- ческим

ризб = рабс – ра. (2.2)

Избыточное давление отрицательно, если абсолютное давление меньше атмосферно- го, и тогда говорят, что имеет место разрежение или вакуум. За величину разрежения, или ва- куума, принимается разница атмосферного и абсолютного давления:

рвак = ра - рабс, (2.3)

или

рвак= - ризб . (2.4)

Максимально возможный в технической жидкости вакуум ограничен величиной, соот-

ветствующей при данной температуре давлению насыщенного пара жидкости рн.п.:

рвак .max= ра - рн.п (2.5)

Единица давления определяется как единица силы, равномерно распределенная по нормальной к ней поверхности с единичной площадью. За единицу давления в Международ- ной системе единиц (СИ) принят Паскаль – давление, вызываемое силой 1 ньютон (Н), рав- номерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2. В технике в на-

стоящее время продолжают применять систему единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, се- кунда), в которой за единицу давления принимается 1 кгс/м2, а также используют единицу давления, не входящую в СИ – техническую атмосферу, равную 1 кгс/ см2.