|
|
>>> Перейти на мобильный размер сайта >>> Учебное особие по физикеГидростатическое давлениеРассмотрим равновесие однородной жидкости, находящейся в поле тяготения Земли. На каждую частицу жидкости, находящейся в поле тяготения Земли, действует сила тяжести. Под действием этой силы каждый слой жидкости давит на расположенные под ним слои. В результате давление внутри жидкости на разных уровнях не будет одинаковым. Следовательно, в жидкостях существует давление, обусловленное ее весом.
Давление, обусловленное весом жидкости, называют гидростатическим давлением. Для количественного расчета мысленно выделим в жидкости малый объем цилиндрической формы, расположенный вертикально, сечением S и высотой h (рис. 1). В случае неподвижной жидкости вес этого цилиндра, а значит, и сила давления на площадку S в основании будет равна силе тяжести
Рис.1 Тогда давление на площадку
плотность жидкости, h — высота столба жидкости. Таким образом, гидростатическое давление равно весу столба жидкости с единичным основанием и высотой, равной глубине погружения точки под свободной поверхностью жидкости. Графически зависимость давления от глубины погружения в жидкость представлена на рисунке 2.
Рис. 2 Давление жидкости на дно не зависит от формы сосуда, а определяется только высотой уровня жидкости и ее плотностью. Во всех случаях, приведенных на рисунке 3, давление жидкости на дно сосудов одинаково.
Рис. 3 Жидкость давит на данной глубине одинаково по всем направлениям — не только вниз, но и вверх, и в стороны. Следовательно, давление на стенку на данной глубине будет таким же, как и давление на горизонтальную площадку, расположенную на той же глубине. Если над свободной поверхностью жидкости создается давление p0 то давление в жидкости на глубине будет
Обратите внимание на различие выражений: "давление жидкости на глубине h" Силы давления на дно и на стенки можно рассчитать по формулам
В покоящейся жидкости свободная поверхность жидкости всегда горизонтальна. Нередко встречаются случаи, когда жидкость, покоясь относительно сосуда, движется вместе с ним. Если при этом сосуд движется равномерно и прямолинейно, то свободная поверхность жидкости будет горизонтальна. Но если сосуд движется с ускорением, то ситуация меняется и возникают вопросы о форме свободной поверхности жидкости, о распределении давления в ней. Так, в случае горизонтального движения сосуда с ускорением
Рис. 4 Основное уравнение динамики:
В результате свободная поверхность жидкости не будет горизонтальна, а образует с горизонтом угол
Отсюда
Давление на горизонтальную поверхность (горизонтальное дно) будет возрастать в направлении, противоположном ускорению.
|
|
|