2021-09-21
76
Давление (Р) - это скалярная величина, которая равна отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности:
Единица давления в СИ паскаль (Па): Па = Н/м2.
Внесистемными единицами давления являются физическая нормальная атмосфера (атм) и миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.):
1 мм рт. ст. = 133 Па
Закон Паскаля: внешнее давление в любую точку жидкости передается без изменения: 
Давление, которое вызвано весом жидкости и зависит от высоты столба жидкости, называется гидростатическим давлением (Ргидростат.):
,
где r - плотность жидкости, h - высота столба жидкости.
Давление Р в каждой точке жидкости на глубине h равно: 
, где производимое на жидкость внешнее (статическое) давление равно Р 0.
Сообщающиеся сосуды - это сосуды, которые соединяются между собой в нижней части, то есть ниже уровня налитой в них жидкости.
Законы сообщающихся сосудов:
1. Открытая поверхность однородной покоящейся жидкости находится на одном горизонтальном уровне в сообщающихся сосудах.
2. В сообщающихся сосудах давление на одном горизонтальном уровне в однородной покоящейся жидкости одинаково:
3. В сообщающихся сосудах высоты неоднородных жидкостей над уровнем однородной обратно пропорциональны плотностям жидкостей:
Гидравлический пресс - это устройство, которое представляет собой сообщающиеся сосуды различного сечения, заполненные несжимаемой жидкостью и закрытые подвижными поршнями.
Сила F 1, которая действует на малый поршень площадью S 1, создает давление 
, которое в соответствии с законом Паскаля во все точки жидкости передается без изменения. Вследствие этого на большой поршень площадью S2 со стороны жидкости будет действовать сила
.
Сила F 2 больше F 1 в 
раз, т.е. гидравлический пресс дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь большого поршня больше площади малого поршня.
Работа А 1, совершаемая силой F 1, и работа А 2, совершаемая силой F2., равны соответственно: 
и 
. Так как объем жидкости, которая вытеснена из первого цилиндра, равен объему жидкости, которая поступает во второй цилиндр, т.е. 
, получим 
. Поэтому
.
Гидравлический пресс выигрыша в работе не дает.
Закон Архимеда: на тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу жидкости (газа) в объеме V, вытесненном телом, направленная вертикально вверх и приложенная в центре масс вытесненного объема: 
где 
, поэтому 
На тело, которое плавает (находится в равновесии) в жидкости, действуют две силы: сила тяжести и архимедова сила. Условие равновесия при этом заключается в том, что
.
Для тела, плавающего на поверхности жидкости (т.е. погруженного в жидкость частично), это условие запишется в виде:
или 
, где V выт - вытесненный объем, V т - объем тела, r т - плотность тела, r ж - плотность жидкости. Так как вытесненный объем меньше объема тела, 
, то 
или 
.
Тело плавает на поверхности жидкости, погрузившись в жидкость частично, если плотность тела меньше плотности жидкости.
Для тела, плавающего внутри жидкости, также
Так как вытесненный объем и объем тела в данном случае совпадают (
)
.
Тело плавает внутри жидкости, если плотность тела равна плотности жидкости.
Манометр – это прибор для измерения давления жидкости или газа в закрытом сосуде.
Атмосфера - это воздушная оболочка Земли. Атмосферное давление - это давление атмосферы на поверхность, обусловленное весом вышележащего столба воздуха.
Нормальным атмосферным давлением называется давление 
Барометр – это прибор для измерения атмосферного давления.
С увеличением расстояния от уровня моря уменьшается высота вышележащего столба воздуха и уменьшается плотность воздуха, поэтому с увеличением расстояния от уровня моря атмосферное давление уменьшается нелинейно.
Движение жидкости, при котором ее соприкасающиеся слои движутся без перемешивания, называется ламинарным.
Течение, при котором слои жидкости перемешиваются, называется турбулентным.
Свойство жидкости, которое обусловлено способностью одной части жидкости перемещаться относительно другой, называется текучестью.
| Явление возникновения сил, которые препятствуют относительному перемещению слоев жидкости, называется вязкостью (внутренним трением). |
Линия тока - это линия, в каждой точке которой скорость жидкости направлена по касательной к ней.
Трубка тока (струя) - это часть жидкости, которая ограничена со всех сторон линиями тока.
|
Идеальная жидкость - это абсолютно несжимаемая и абсолютно невязкая жидкость.
Движение (течение) жидкости называется стационарным, если в каждой точке пространства давление и скорость жидкости остаются постоянными во времени.
При стационарном течении идеальной жидкости масса и объем жидкости, которая протекает за какой-то промежуток времени через любое поперечное сечение трубки тока, остаются неизменными: 
Уравнение 
называется уравнением неразрывности струи жидкости.
Уравнение Бернулли для трубки тока идеальной жидкости при стационарном течении:
,
где p -статическое давление, 
- потенциальная энергия единичного объема жидкости, 
- кинетическая энергия единичного объема.
При стационарном течении сумма статического давления, потенциальной и кинетической энергии единичного объема несжимаемой невязкой жидкости остается постоянной в любых сечениях трубки тока.
Если трубка тока расположена горизонтально ( ), то уравнение Бернулли принимает вид:
 .
Правило Бернулли: давление оказывается меньшим в тех точках, где скорость течения жидкости больше
|
| При течении реальной жидкости ее отдельные слои действуют друг на друга с силами, касательными к слоям. Это явление называется внутренним трением или вязкостью. |
 ,
где h - коэффициент пропорциональности, который зависит от природы и состояния жидкости и называется коэффициентом вязкости,  - модуль градиента скорости (скорость сдвига), показывающий, как быстро изменяется величина скорость в направлении, перпендикулярном к скорости, S – площадь соприкасающихся слоев.
Единица измерения коэффициента вязкости в СИ: 
|
Для многих жидкостей вязкость не зависит от градиента скорости, такие жидкости подчиняются уравнению Ньютона, и их называют ньютоновскими. Жидкости, не подчиняющиеся уравнению Ньютона, называют неньютоновскими.
