Основы гидростатики
Гидравлика- наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей. Области применения гидравлики- гидротехника, мелиорация, водное хозяйство, гидроэнергетика, водоснабжение, канализация, водный транспорт и т.д.
Свойства жидкости: -плотность
,
в однородной
жидкости она одинаковая во всех точках и равна отношению массы к объему. Единицы измерения в системе СИ кг/м3.
Удельный вес жидкости это отношение веса жидкости к объему, единицы измерения Н/м3.
Плотность жидкости зависит от давления и температуры. Все жидкости, кроме воды, характеризуются уменьшением плотности с ростом температуры. Плотность воды максимальная при температуре 4оС и уменьшается с уменьшением и увеличением температуры.
- сжимаемость
-свойство менять объем при изменении давления- характеризуется коэффициентом объемного сжатия. Величина обратная объемному сжатию- модуль упругости жидкости Ео (Па)
Сжимаемость мала и поэтому в некоторых расчетах ее пренебрегают.
- температурное расширение-
свойство изменять объем при изменении температуры- характеризуется коэффициентом объемного расширения, изменение объема при изменение температуры жидкости на 1 оС . Для большинства жидкостей с увеличением давления он уменьшается, для воды с увеличением давления до температуры 50 оС растет, выше- уменьшается.
-вязкость
- свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу его слоев.
В гидростатике рассматривают жидкость, находящаяся в относительном или абсолютном покое, законы ее равновесия под действием внутренних и внешних сил, также равновесие тел, погруженных в жидкость.
Под относительным покоем понимают состояние, при котором отдельные частицы жидкости, оставаясь в покое относительно друг друга, перемещаются вместе с сосудом, в котором жидкость заключена.
Под абсолютном покоем подразумевают состояние жидкости, при котором она неподвижна относительно земли и резервуара.
Действующие силы подразделяются на массовые и поверхностные.
Массовыми
называют силы
, приложенные к частицам жидкости, заполняющие объем (сила тяжести, электромагнитные силы, силы инерции и т.д.).
Поверхностные силы
действуют лишь на поверхности объема жидкости (давление твердого тела на обтекающую его жидкость, трение жидкости о поверхность тела и т.д.)
Отношение нормальной силы ∆Р к площадке ∆А, на которую она действует, называется средним гидростатическим давлением
: Рср = ∆Р/∆А= рgh. Оно всегда направлена по внутренней нормали к площадке. Измеряется в Па (=1Н/м2), реже в атмосферах
1 атм=760 мм рт. ст.=101325 Па (1атм=98066,5 Па=98,066 КПа=0,1 МПа)
1 мм вод ст.=9,806 Па
1 мм рт. ст.=133,322 Па
1 бар=100 КПа= 0,1 МПа
Давление выше атмосферного называется избыточным, измеряется манометром.
Сумму избыточного и атмосферного называют полным или абсолютным.
Давление ниже атмосферного называют вакуумметрическим, измеряют вакуумметром.
Основное уравнение гидростатики:
на точку, находящуюся внутри жидкости, действуют силы: атмосферное давление и давление, оказываемое столбом жидкости, расположенным над ним.