-
水靜力學
鎖定
- 中文名
- 水靜力學
- 外文名
- hydrostatics
- 研究範圍
- 液體處於靜止狀態下的平衡規律
- 計算方法
- 平均壓強的極限值定義
- 特 點
- 靜水壓強的方向與受壓面垂直
- 應用領域
- 水力學、物理學
水靜力學定義
水靜力學靜止狀態
平均壓強的極限值定義為該點的靜水壓強。
水靜力學研究內容
液體靜壓強的特性
靜水壓強有兩個重要的特性:
1)靜水壓強的方向與受壓面垂直並指向受壓面。
水靜力學基本方程
1)重力作用下的水靜力學基本方程
在實際工程中,作用於平衡液體上的質量力常常只有重力,即所謂的靜止液體。在這種情況下,作用於單位質量液體的質量力在各座標軸方向的分量為fx=0,fy=0,fz=-g。
則有:dp=ρ(fxdx+fydy+fzdz)=-ρgdz
2)靜止液體中任意的靜水壓強計算公式
p=po+ρgh
若自由表面上po=pa(pa為當地大氣壓強),則p=ρgh式中h表示該點在自由液麪以下的淹沒深度。
靜水壓強在空間的分佈
由於靜止液體中無剪切力,則某點壓強的大小與面的方位無關,即空間內任一點處有唯一的壓強值。靜止液體中的兩點間的壓強差等於液體單位體積重量(即重度γ)與該兩點鉛垂高度差 (Δh)的乘積。
在靜止流體(液體或氣體)中取一微小六面體為隔離體,考慮其所受外力的平衡,得描述壓強分佈的普遍規律。
dP=ρ(fxdx+fydy+fzdz)式中ρ為密度;fx,fy,fz為在座標x、y、z方向上單位質量的質量力。
由上式可知,空間各點壓強相等的面(稱為等壓面)的法線方向與質量力的方向一致。
重力作用下等壓面的條件:1、連通 2、同一種液體 3、水平面。
作用在平面和曲面壁上的壓力
將壓強分佈ΔP=γΔh應用於面積為A的平面上,可得液體作用在平面壁上的壓力P:
P=PGA式中PG為平面面積A的形心G處的壓強。液體對二向曲面(圖1中的AB)的壓力,可分成水平分力和鉛垂分力。水平分力等於曲面AB的投影平面A′B′上的壓力;鉛垂分力等於曲面AB以上至水面所形成體積ABCD中液體的重量。體積ABCD稱為曲面AB的壓力體。
浮力、潛體及浮體
1)浮力的計算
當物體淹沒於靜止液體之中時,作用於物體上的靜水總壓力,等於該物體表面上所受到靜水壓力的總和。作用在淹沒物體上的靜水總壓力只有一個鉛垂方向上的力,其大小等於該物體所排開的同體積的水重。P=ρgV
2)物體在靜止液體中的浮沉
一切浸沒在液體中或漂浮在液麪的物體,除受重力G作用外,還受到液體上浮力FB的作用。
重力的作用線通過重心而鉛垂向下,浮力的作用線通過浮心而鉛垂向上。
- 參考資料
-
- 1. 楊永全. 現代工程水力學[J]. 西南民族學院學報(自然科學版),2001,(03):253-257. [2017-08-23]. .知網[引用日期2017-08-23]
- 2. 王潤軒. 相對運動的動力學方程[J]., 2002. .微軟學術[引用日期2017-08-23]
- 3. 鍾敏,肖先煊,劉洋,蔡國軍. 靜水壓強及真空儀的研製[J]. 實驗室研究與探索,2015,34(03):66-68. [2017-08-23]. 內蒙古科技與經濟,2000,(06):93-95. [2017-08-23]. .知網[引用日期2017-08-23]