Преобразуем систему уравнений (2.15). Для этого умножим первое уравнение на dx, второе – на dy, третье – на dz
. (2.16)
Сложив левые и правые части уравнения системы, получим дифференциальное уравнение равновесия жидкости
. (2.17)
Правая часть уравнения представляет собой полный дифференциал давления , тогда можно записать вместо (2.17)
. (2.18)
Полученное уравнение является основным уравнением гидростатики в дифференциальной форме. Однако, гораздо чаще пользуются уравнением в более простой форме, когда из объёмных сил действует только сила тяжести. В этом случае Ax =0, Ay =0, Az = - g и уравнение запишется в виде
. (2.19)
Проинтегрировав (2.19), получим основное уравнение гидростатики в виде
. (2.20)
Проиллюстрируем полученное уравнение. Для этого рассмотрим замкнутый сосуд с жидкостью, плотность которой и на поверхности которой давление р о
Рис. 2.2. Замкнутый сосуд с жидкостью
Выбираем произвольную точку 1, расположенную на высоте z 1. На основании основного уравнения гидростатики (2.20) можно записать
|
|
(2.21)
здесь p1 - гидростатическое давление в точке 1;
z1 - высота положения выбранной точки над плоскостью сравнения.
Сумма гидростатического давления и произведения ρgz является величиной, постоянной для данного сосуда. Если для сравнения выберем точку 0 на поверхности жидкости, высота которой z0, то уравнение (2.21) приобретёт вид
откуда,
(2.22)
где (z0- z1)= h1 глубина погружения точки 1.
Соответственно, давление в произвольной точке будет равно сумме давления на поверхности жидкости плюс давление столба жидкости над этой точкой
(2.23)
Полученное уравнение (2.23) – это ещё одна, часто употребляемая формула основного уравнения гидростатики.