2 ГІДРОСТАТИКА

2.1 Основи гідростатики, гідростатичний тиск

Гідростатика розглядає закони рівноваги рідин, які знаходяться в стані спокою, і практичне застосування цих законів.
На рідину, яка знаходиться в спокої, діють зовнішні сили : поверхневі і об’ємні (масові). Поверхневі сили – це сили, які діють в точках граничної поверхні даної маси рідини.  Вони пропорційні розміру площадки Dw, яка взята на цій поверхні
                                             (2.1)
де F – діюча поверхнева сила, Н ;
  – площа, на яку діє поверхнева сила, ;
 – напруження, Па.
Об’ємні (або масові) сили – це зовнішні сили, які пропорційні об’єму рідини, якщо маса в об’ємі однорідна, тобто густина її однакова по всьому об’єму. Для об’ємних сил справедлива залежність, H
                                      (2.2)
де W – об’єм рідини, ;
r – густина рідини, ;
j  –  прискорення, яке надає рідині дана об’ємна сила, ;
М  – маса рідини, кг.
Гідростатичний тиск Р , Па, являє собою напруження стиску в точці, розташованій в середині рідини, яка знаходиться в спокої
,                                        (2.3)
де Р – сила тиску рідини на площадку площею в якій розташована точка, що розглядається.

        

В даній точці гідростатичний тиск завжди нормальний до площадки, на яку він діє, і не залежить від орієнтації (кута нахилу) площадки. Гідростатичний тиск залежить від положення точки, що розглядається

всередині рідини і від зовнішнього тиску, який прикладений до вільної поверхні рідини.
В найбільш розповсюдженому випадку, коли діє лише сила ваги, гідростатичний тиск Р , Па, в точці, яка знаходиться на глибині h , м , визначається за основним рівнянням гідростатики
                                         (2.4)
де – тиск на вільній поверхні рідини, Па ;
r – густина рідини, ;
g – прискорення вільного падіння, .
З формули (2.4) витікає, що зовнішній тиск , який прикладений до вільної поверхні рідини, передається всім точкам цієї рідини по всім напрямкам однаково (закон Паскаля).
Якщо (атмосферний тиск) , то рівняння (2.4) має вигляд
                                       (2.5)
Різниця між абсолютним і атмосферним тиском називається надлишковим тиском
,                                  (2.6)
звідси
,                                     (2.7)
де h  –  п’єзометрична висота (висота тиску).
На глибині в воді h = 10 м надлишковий тиск дорівнює Різниця між атмосферним і абсолютним тиском, коли абсолютний тиск менше атмосферного, називається вакуумом
;                                (2.8)
.                                    (2.9)
Вакуум вимірюється в Па, в кПа, в долях бара або висотою стовпа рідини.