Эпюры давления жидкости

Эпюра давления жидкости ¾ это графическое изображение рас­пре­деле­ния давления жидкости по твёрдой поверхности, соприкасающейся с ней. Примеры эпюр для плоских и кри­волинейных поверхностей при­ведены на рис. 3 и 4. Стрелками на эпюре по­казывают направление дей­ствия давления (вернее, направление нор­мальных напряжений, возни­кающих от действия давления, так как по 2-му свойству давление скалярно). Величина стрелки (ордината) откладывается в масштабе и количественно по­казывает величину давления.

Эпюры давления служат исходными данными для проведения расчётов на прочность и устойчивость конструкций, взаимодействующих с жидко­стями: стенок пла­ва­тельных бассейнов, баков, резервуаров, цистерн. Рас­чёты ведутся мето­дами сопротивления материалов и строительной меха­ники.

В большинстве случаев строят эпюры избыточного давления вместо по­л­ного,, а атмосферное не учитывают из-за его взаимного погашения с той и другой стороны ограждающей конструкции. При построении таких эпюр для плоских и криволинейных поверхностей (см. рис. 3 и 4) используют линейную за­висимость давления от глубины pизб = gh и 1-е свойство гидростатического давления (см. с. 8).

Законы Архимеда и Паскаля

Практическое значение имеют два закона гидростатики: Архимеда и Па­скаля.

Закон Архимеда

Решение задач о плавании тел, конструирование разнообразных гидромашин и приборов самого различного назначения (ареометры – для измерения плоскости жидкости, лактометры – измерители жирности молока и т. п.) основываются на применении закона Архимеда.

Этот закон гласит: на тело, погруженное в покоящуюся жидкость, со стороны жидкости действует подъемная сила, равная весу жидкости, вытесненной телом. Она направлена вертикально вверх и стремится вытолкнуть тело из жидкости.

Эта сила называется гидростатической подъемной силой, или силой Архимеда.

Закон Архимеда о подъёмной (архимедовой) силе F_n , действую­щей на погружённое в жидкость тело, имеет вид

,

где V_m — объём жидкости, вытесненной телом,.ɣ - удельный вес жидкости

Гидростатическая подъемная сила возникает за счет неравномерного распределения давления в жидкости, которое возрастает с увеличением глубины.

Линия действия силы Архимеда P_A проходит через центр тяжести массы вытесненной жидкости. Если жидкость однородна, то центр вытесненной массы совпадает с центром тяжести вытесненного объема (иногда его называют центром водоизмещения).

Если сила Архимеда меньше веса тела, то тело, предоставленное самому себе, тонет.

если сила Архимеда больше веса тела, оно всплывает до тех пор, пока его вес не сравняется с гидростатической подъемной силой.