2015-02-14
729
Разделы механики, занимающиеся изучением жидкостей и газов, называются гидромеханикой и аэромеханикой. Они в свою очередь подразделяются на гидро- и аэростатику (изучающие равновесие жидкостей и газов) и гидро- и аэродинамику (изучающие движение жидкостей и газов). В настоящей главе излагается статика.
Жидкие и газообразные тела характерны тем, что не оказывают сопротивления сдвигу и поэтому способны изменять свою форму под воздействием сколь угодно малых сил. Для изменения объема жидкости или газа требуются, напротив, конечные внешние силы. При изменениях объема, происходящих в результате внешних воздействий, в жидкости и газе возникают упругие силы, в конце концов, уравновешивающие действие внешних сил. Упругие свойства жидкостей и газов проявляются в том, что отдельные части их действуют друг на друга или на соприкасающиеся с ними тела с силой, зависящей от степени сжатия жидкости или газа. Это воздействие характеризуют величиной, называемой давлением. Давление – это сила, действующая на единичную площадку:
(95)
Давление в газе определяется аналогичным образом.
Давление — скаляр, так как величина его в данной точке жидкости (или газа) не зависит от ориентации площадки Δs, к которой отнесено давление.
На первый взгляд может показаться удивительным, что пропорциональное векторной величине (силе) давление оказывается скалярной величиной. Однако следует иметь в виду, что площадка Δsтакже может рассматриваться как вектор, имеющий направление нормали к Δs, т. е. такое же направление, как и вектор силы, действующей на площадку. Следовательно, давление, по существу, равно отношению двух коллинеарных векторов Δf и Δs, а такая величина, как известно, представляет собой скаляр.
Единицами давления являются:
1) в СИ — н/м2;
2) в системе СГС – дин/см2.
Кроме того, для измерения давления часто пользуются следующими внесистемными единицами:
1) технической атмосферой (обозначается ат), равной 1 кгс/см2;
2) физической или нормальной атмосферой (обозначается атм), равной давлению, оказываемому столбом ртути высотой 760 мм.
В физике часто измеряют давление в миллиметрах ртутного столба. Между различными единицами давления имеются следующие соотношения:
1 мм рт. ст. = 0,001 м * 13,6 * 103 кг /м3 * 9,81 м/сек2= 133 н/м2 = 133 Па;
1 атм = 760 * 133= 1,01 • 105 н/м2 = 1,033 ат;
1 ат = 9,81 • 104 = 0,981 • 105 н/м2 = 0,968 атм.
Рис. 35.
Давление в жидкости
Если бы в жидкости (или газе) не было объемных сил, то условием равновесия было бы постоянство давления во всем объеме (закон Паскаля). Действительно, выделим в жидкости небольшой произвольно ориентированный цилиндрический объем высотой Δl и с основанием ΔS (рис. 35 а). Если бы в точках, отстоящих друг от друга на Δl, давление отличалось на Δр, то вдоль оси цилиндра действовала бы сила Δp*ΔS, вследствие чего жидкость пришла бы в движение и равновесие было бы нарушено. Следовательно, при отсутствии объемных сил в состоянии равновесия в любом месте жидкости должно выполняться условие 
, откуда следует, что р = const.
