Сила гидростатического давления на плоскую поверхность (рис.3)
, (9)
где | - давление на свободной поверхности, Па; | |
- площадь поверхности, м2; | ||
- глубина погружения центра тяжести смоченной площади поверхности, м. |
Единицей силы в системе СИ является ньютон (Н):
.
Сила избыточного давления при :
. (10)
Центр давления – точка пересечения линии действия силы Р с плоскостью стенки. Положение центра давления (точка D на рис. 3) в плоскости стенки определяется формулами:
, (11)
Рис. 3. Сила гидростатического давления на плоскую
наклонную стенку
, (12)
где | - координата центра давления и центра тяжести смоченной части поверхности, м; | |
- момент инерции площади смоченной части поверхности относительно горизонтальной оси, проходящей через центр ее тяжести, м4 (приложение 4); | ||
- смещение центра давления относительно центра тяжести вдоль оси OY, м. |
|
|
Сила гидростатического давления на криволинейную
Поверхность
Силу гидростатического давления на криволинейную поверхность определяют по формуле (рис. 4).
, (13)
где | , | - горизонтальная и вертикальная составляющие силы избыточного давления, Н. |
Горизонтальная составляющая равна силе давления на вертикальную проекцию криволинейной поверхности.
, (14)
где | - давление на поверхности жидкости, Па; | |
- глубина погружения центра тяжести вертикальной проекции криволинейной поверхности, м; | ||
- площадь вертикальной проекции криволинейной поверхности, м2. |
Рис. 4. Сила гидростатического давления на
криволинейную поверхность:
- криволинейная поверхность; - элементарная сила гидростатического давления; - горизонтальная и вертикальная составляющие силы гидростатического давления; - проекция криволинейной поверхности АВ на горизонтальную плоскость хоz; - проекция криволинейной поверхности АВ на вертикальную плоскость yоz; b – ширина
Если манометрическое давление на свободной поверхности жидкости равно нулю (т.е. давление на свободной поверхности равно атмосферному ), тогда
. (15)
Вертикальная составляющая равна весу жидкости в объеме тела давления и определяется выражением:
. (16)
Тело давления расположено между вертикальными плоскостями, проходящими через крайние образующие цилиндрической поверхности, самой цилиндрической поверхностью и свободной поверхностью жидкости или ее продолжением.
|
|
Если давление на свободной поверхности жидкости р0 ≠ рат, то тело давления ограничивается сверху пьезометрической плоскостью, удаленной от свободной поверхности жидкости на расстояние
.
Направление силы Р определяется тангенсом угла наклона a:
. (17)