Гидростатика, давление, закон Паскаля, гидростатическое давление

Гидростатика, давление, закон Паскаля,

 гидростатическое давление.



Гидростатика изучает условие равновесия жидкостей.

Физическую величину, равную отношению модуля силы F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади S поверхности, называют давлением.

                                          

За единицу давления в СИ принято давление, которое производит сила IH на перпендикулярную к ней поверхность площадью. I м . Эта единица называемся паскаль (Па).



Внесистемные единицы давления : физическая нормальная атмосфера (атм ) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст. )

I атм = I0I325 Па = 760 мм рт. ст. .

Твердые тела передают давление на них в направлении действия силы.

Жидкости же передают производимое на них давление одинаково

во все стороны. Это утверждение называют законом Паскаля.

Давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям одинаково (без изменений).

В цилиндрическом сосуде сила давления на дно сосуда равна весу столба жидкости. Давление на дно сосуда равно



Давление жидкости (гидростатическое давление) равно произведению плотности ρ жидкости на модуль ускорения свободного падения и высоту Н столба жидкости.

Такое же давление будет оказывать жидкость к на боковые стенки сосуда на глубине Н.



Равенство давлений жидкости на одной и той же высоте приводит к тому, что в сообщающихся сосудах любой формы свободные поверхности покоящейся однородной жидкости находятся на одном уровне.

а) т.к. ρ1 = ρ2, то h1 = h2

б) если в сообщающиеся сосуды налиты жидкости с различной плотностью, то h1h2 и

 - условие равновесия разнородных  

                                                 жидкостей в сообщающихся сосудах.

 Высота уровней разнородных жидкостей в сообщающихся сосудах обратно пропорциональна плотности жидкости.

                                   Гидравлический пресс служит для получения 

                                   большой силы. В основе работы 

                                   гидравлического пресса лежат:

                                   а) закон Паскаля

                                   б) несжимаемость           

Для гидравлического пресса справедлива формула 

,  где S1 – площадь меньшего из цилиндров,

                            S2 – площадь большего цилиндра,

                            F1- сила, которую прикладывают к меньшему  

                                   цилиндру 

                            F2 – сила, которую прикладывают к большему 

                                   цилиндру 



АТМОСФЕPHOE ДАВЛЕНИЕ.

                                     Опыт Торричелли.

                               Закрытая с одного конца трубка длиной 1м 

                               полностью заполнить ртутью. Потом трубку 

                               открытым концом опустить в сосуд с ртутью,  

                               уровень в трубке понижается до h=760мм.Опыт 

                               показывает существование 

                               атмосферного давления, т.к. именно оно 

                               уравновешивает давление 

                                столба жидкости.



Под действием силы тяжести верхние слои воздуха давят на нижние. Это давление согласно закону Паскаля передается по всем направлениям.

Величину атмосферного давления определил итальянский ученый Торричелли.

Атмосферное давление равно давлению столба ртути высотой 760мм.

















Закон Архимеда



Зависимость давления в жидкости (или газе) от глубины привода к возникновению выталкивающей силы, действующей на любое тело, погруженное в жидкость (или газ). Эту силу называли архимедовой силой.

Если прямоугольный параллелепипед высотой Н и площадью основания S погружен в жидкость плотностью ρ, то силы давления на его боковые грани уравновешиваются, а равнодействующая сил давления снизу , и сверху  не равна нулю и является архимедовой силой.








Где m-масса вытесненной жидкости.

Сила, выталкивающая тело, погруженная в жидкость или газ, равна весу жидкости вытесненного телом:

                                   

Где:           ρ  - плотность жидкости,

                            V-объем части тела, погруженного в жидкость или газ,

                             g- ускорение свободного падения.

Архимедова сила направлена  вертикально вверх

На тело, погруженное  в жидкость или газ, действуют две противоположные силы : сила тяжести и архимедова сила Fa .

Если mg=Fa, то тело может находиться в равновесии на любой глубине/.

Если Fa > mg, то тело поднимается вверх - всплывает. Всплывшее тело частично выступает над поверхностью жидкости. Объем погруженной части таков, что вес вытесненной жидкости равен весу плавающего тела.

Если mg>Fa, то тело опускается вниз – тонет.

Архимедова сила больше силы тяжести, если плотность жидкости больше плотности погруженного в жидкость тела.