Сила гидростатического давления на плоскую поверхность

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 ≠ р_ат, то тело давления ограничивается сверху пьезометрической плоскостью, удаленной от свободной поверхности жидкости на расстояние

.

Направление силы Р определяется тангенсом угла наклона a:

.                                         (17)