Гидростатический
Гидростатическое является исследование еще или потока свободной жидкости . Это раздел статики жидкости .
Гидростатическое давление
Давление в идеальной жидкости в одной точке одинакова во всех направлениях. Если действует только сила тяжести, давление силы тяжести (также гидростатическое давление) соответствует сумме (атмосферного) давления на поверхности и давления, возникающего в результате веса столба жидкости над рассматриваемой точкой. Давление силы тяжести зависит только от глубины, но не от формы сосуда. Это известно как гидростатический парадокс .
Основное уравнение гидростатики
Чтобы получить гидростатическое основное уравнение, следующее соображение состоит из: В гравитационном поле с гравитационным ускорением , давление нагруженной кубовидной элемент объема по плотности действует на давление сверху . Снизу действует противодавление (от полож. К отриц. Направлению) .
Следовательно, существует увеличение давления между верхней и нижней частью элемента объема , которое необходимо определить. Для этого устанавливается равновесие сил в направлении :
Это выражение можно сократить до
Другими словами, форма, известная как основное уравнение гидростатики, дает :
Для полноты картины следует упомянуть, что это соотношение также является частным случаем уравнений Навье-Стокса из механики жидкости. Они получены с использованием закона количества движения жидкого элемента.
Основное уравнение гидростатики, предполагающее несжимаемость жидкостей ( ), дает давление, зависящее от :
С участием
: Плотность жидкости
: Расширение столба жидкости в направлении
: Давление на поверхность столба жидкости.
Если сжимаемость жидкости включена в расчет давления, получится следующая диаграмма со сжимаемостью :
На глубине 12000 м , исходя из плотности 1000 кг / м³ на глубине 0 м, это приведет к отклонению расчетного реального давления от идеального примерно на 3,5%. Однако температурные эффекты и другие воздействия все же не учитываются.
Используя соответствующее выражение для , формула барометрической высоты может быть получена аналогичным образом из основного уравнения гидростатики.
Статическая плавучесть
Если тело помещено в жидкость, давление снизу выше, чем сверху. Возникающая сила направлена вверх и называется лифтом. Плавучесть соответствует весу вытесняемой жидкости ( принцип Архимеда ). Если средняя плотность тела меньше, чем у жидкости, сила плавучести превышает силу веса. Если на него не действуют другие силы, тело поднимается и плывет. Если же его плотность больше, чем у жидкости, тело опускается вниз; если плотность такая же, оно плавает.
Гидравлика
Гидравлические системы используют независимость давления от формы сосуда. Например, если вода продавливается по трубе с относительно небольшим поперечным сечением в сосуд с большим поперечным сечением , давление в трубе равно давлению в сосуде. Сила, применяемая в трубе, составляет . Однако сила в сосуде действует на всю площадь поперечного сечения. Он и поэтому во много раз больше. Гидравлическая система действует здесь как усилитель. Этот принцип используется з. Б. в гидравлическом прессе .
литература
- Дионисий Ларднер : Справочник по гидростатике и пневматике. Напечатано и опубликовано Готфридом Бассом, Кведлинбургом и Лейпцигом 1836 г.
- Абель Бюрджа: Основные принципы гидростатики. В Лагард и Фридрих, Берлин 1790.
- Бруно Эк: Техническая механика жидкости. Springer Verlag Berlin Heidelberg GmbH, Берлин Гейдельберг 1949.
веб ссылки
- Конспект лекций по гидростатике (доступ 4 января 2015 г.)
- Hydrostatics (по состоянию на 4 января 2015 г.)
- Fluid Mechanics (по состоянию на 4 января 2015 г.)
- www.spektrum.de: Основное уравнение гидростатики