Силы давления жидкости на стенки

Гидростатическое давление – это нормальная составляющая плотности поверхностных сил, действующих в жидкости.

Величина гидростатического давления в точке покоящейся жидкости не зависит от ориентации площадки, к которой оно приложено, т.е. одинаково во всех направлениях. Это положение является содержанием закона изотропии гидростатического давления Паскаля.

Давление представляет собой физический скаляр, также как плотность, температура.

Размерности давления:

Система SI: ; ; .

Техн. система: ; .

Давление часто выражается высотой столба жидкости, которая называется пьезометрической высотой или пьезометрическим напором: . (12)

Пьезометрическая высота есть высота такого столба жидкости, который своим весом способен создать давление, равное гидростатическому давлению в рассматриваемой точке.

В частности:

1атм = 10м.вод.ст. = 736мм.рт.ст.

Если давление отсчитывается от нуля (т.е. от абсолютного вакуума), то оно называется абсолютным, а если отсчитывается от атмосферного, то его называют избыточным, т.е.

. (13)

Если в системе давление меньше атмосферного, то используется понятие вакуум.

Вакуум – это недостаток давления до атмосферного:

. (14)

Гидростатическое давление на глубине z в покоящейся жидкости равно внешнему давлению, сложенному с весом столба жидкости высотой от поверхности до данной точки.

. (15)

Это утверждение называется основным уравнением гидростатики или законом Паскаля.

В общем случае на твердую поверхность S, погруженную в жидкость, действует совокупность сил гидростатического давления, которая в соответствии с законами статики может быть приведена к одной силе, называемой главным вектором сил давления:

. (16)

– орт нормали к элементу поверхности , направленный от поверхности в жидкость.

Точка приложения главного вектора называется центром давления (D).

Сила давления жидкости на плоскую стенку S, погруженную в жидкость, определяется по формуле:

, (17)

где – гидростатическое давление в центре тяжести стенки (т.е. в точке С); или в векторном виде:

. (18)

Таким образом сила давления жидкости на плоскую стенку по величине равна произведению гидростатического давления в центре тяжести стенки на ее площадь и направлена перпендикулярно к этой стенке.

Точка приложения главного вектора, т.е. центр давления (D), в общем случае не совпадает с центром тяжести стенки (С).