Тиск рідини на плоску стінку

Тиск, що утворює рідина у будь-якій точці відкритої судини, залежить від глибини занурення h цієї точки й густини рідини r і може бути визначений з рівняння:

Р = rgh. (1.57)

Рівняння (1.57) є рівнянням прямої лінії, тому епюра розподілу тиску рідини на плоску стінку буде являти собою трикутник авс (рис.13а). У закритій судині з надлишковим тиском на вільній поверхні Р₀ тиск у будь-якій точці рідини визначається з рівняння:

Р = Р₀ + rgh. (1.58)

а

б

в

Рис.13. До розрахунку тиску рідини на стінки посудини.

Епюра розподілу тиску буде являти собою трапецію авсd (рис. 13б).

Повна сила тиску на плоску стінку дорівнює гідростатичному тиску у центрі тяжіння стінки, помноженому на її площу S:

F =( р₀ + rgh_ц..)S.(1.59)

де h_ц – відстань до центру тяжіння.

У випадку відкритої посудини P₀ = 0 і тоді повна сила тиску буде

F =rgh_ц.S.(1.60)

Точка прикладення сили F, яка називається центром тиску, лежить завжди нижче центру тяжіння стінки.

Величину відрізку l_ц.т., який характеризує положення центру тиску (рис. 13в), визначають на основі теореми про рівність моменту рівнодіючої сили сумі моментів складаючих сил:

,(1.61)

де l_ц. – відстань від центру тяжіння до вільної поверхні рідини;

I_ц.- момент інерції відносно горизонтальної осі, яка

проходить через центр тяжіння;

S - площа стінки.

(1.61) можна записати так:

, (1.62)

де е – ексцентриситет, який показує, наскільки центр тиску

зміщений вниз від центра ваги.

Точка на змоченій частині плоскої стінки, через яку проходить лінія дії сили гідростатичного тиску на цю частину стінки, називається центром тиску.