Гідростатичний тиск і його властивості

Гідростатика - розділ гідравліки, в якому вивчаються закони рідини в стані рівноваги і розподіл тиску спочиває рідини на різні поверхні.

Розглянемо основне поняття гідростатики - гідростатичний тиск. На рис. 2.1 представлений деякий довільний обсяг спочиває рідини. Розділимо цей обсяг площиною ВС на дві частини - I і II. У площині ВС виділимо площа ω з центром в точці А. Тиск з боку частини I обсягу буде передаватися на поверхню ВС з силою Р.

Гідростатичним тиском Р називається сила тиску рідини на одиницю площі ω, і його можна представити формулою

Гідростатичний тиск має розмірність в системі СІ Паскаль (Па). Воно володіє трьома властивостями.

Перше властивість. Гідростатичний тиск направлено по внутрішній нормалі до поверхні, на яку вона діє.

Друге властивість. Гідростатичний тиск в точці діє однаково в усіх напрямках і може бути виражено співвідношенням

Інтегруючи це рівняння, можна його використовувати для різних випадків спокою рідини. Розглянемо окремий випадок, коли рідина знаходиться в спокої під дією сили тяжіння. На рис. 2.3 на поверхні рідини визначимо точку в. в якій тиск Р0. Початок координат сумісний з точкою в. а вісь z направимо вниз. Виділимо точку а. в якій рідина знаходиться під дією сили тяжіння, що дорівнює вазі р = mg. Приймемо масу m = 1, тоді p = g. т. е. одинична масова сила буде дорівнює прискоренню. Проекції цієї сили на вісь x і y будуть рівні 0: X = 0; Y = 0. Проекція сили тяжіння на вісь z = g. т. к. напрям осі збігається з напрямком сили тяжіння вниз, до центру Землі.

Відповідно до рівняння гідростатичного тиску dP дорівнюватиме