гидростатика. ГИДРОСТАТИКА.. Закон паскаля. Закон бернулли
 Скачать 60.06 Kb.
|
|
ЛЕКЦИЯ. ГИДРОСТАТИКА. ЗАКОН ПАСКАЛЯ. ЗАКОН БЕРНУЛЛИ. В предыдущих главах мы изучили механику материальной точки и твердого тела, освоили такие разделы механики, как кинематика, динамика и статика. Сейчас мы с Вами ознакомимся с механикой жидкостей и газов, то есть их равновесием и движением. Раздел физики, изучающий механику жидкостей и газов гидромеханикой. В свою очередь гидромеханика разделяется на гидростатику и гидродинамику. В гидростатике рассматриваются условия и закономерности равновесия жидкостей и газов под воздействием приложенных к ним сил, и кроме того, равновесия твердых тел, находящихся в жидкостях и газах. В создании гидростатики, как науки большую роль сыграли такие ученые как: Архимед, Торричелли, Паскаль. При исследовании механических свойств жидкостей изучают не движение каждой отдельной молекулы, а поведение так называемых «жидких частиц» – объема жидкости, малого по сравнению с объемом всей жидкости, но достаточно большого, чтобы можно было не интересоваться его внутренней структурой. Удобно различать два вида сил, действующих на «жидкие частицы». К первому виду относятся силы, действующие подобно силе тяжести на каждый элемент объема. Эти силы называются объемными. Ко второму виду относятся силы, возникающие в результате непосредственного контакта между взаимодействующими элементами жидкости, газа и твердых тел на их общих границах. Эти силы называют поверхностными. Характерной особенностью жидкостей и газов является легкость, с которой можно изменять их форму без изменения объема. Это приводит к тому, что в случае жидкости или газа, находящихся в равновесии, поверхностные силы, действующие на любой участок их поверхности, перпендикулярны к ней. В противном случае, так как жидкости и газы не оказывают сопротивления изменению формы, их поверхностные слои двигалась бы вдоль поверхности, т.е. они не находились бы в равновесии. Именно поэтому в статике жидкостей и газов такую большую роль играет давление. Давление – скалярная величина. Давление – физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S, перпендикулярно этой поверхности. В СИ давление измеряется в паскалях. Один паскаль (Па) это давление, производимое силой 1Н, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2 В гидростатике жидкость находится в равновесии, то есть отдельные её части не перемещаются друг относительно друга или относительно граничащих с ним тел. Такое условие должно выполняться при равновесии любого по форме элемента объёма, выделенного внутри жидкости. Всё это приводит к Закону Паскаля. Закон Паскаля утверждает: поверхностные силы, действующие на неподвижную жидкость (или газ) создают давление, одинаковое во всех точках жидкости (или газа). В качестве поверхностных сил могут выступать сила атмосферного давления, силы поверхностного натяжения, силы давления, действующие на жидкость со стороны соприкасающихся с ней тел. Обусловленное силой тяжести давление в жидкости носит название гидростатического давления. Жидкость оказывает силовое воздействие на дно и стенки сосуда. Частицы жидкости, расположенные в верхних слоях водоема, испытывают меньшие силы сжатия, чем частицы жидкости, находящиеся у дна. Гидростатическое давление обладает свойствами: 1. В любой точке жидкости гидростатическое давление перпендикулярно площадке касательной к выделенному объему и действует внутрь рассматриваемого объема жидкости. 2. Гидростатическое давление неизменно во всех направлениях. 3. Гидростатическое давление в точке зависит от ее координат в пространстве. Гидростатическое давление учитывается при определении сил воздействия жидкости на дно и стенки сосуда, на твёрдые тела, которые находятся внутри жидкости, при выводе условия равновесия столбов жидкости в сообщающих сосудах и т.д. Гидростатическое давление оказывает также и газ в поле силы тяжести. Примером этого является атмосферное давление. Атмосферное давление, то есть, давление воздуха вблизи поверхности Земли, обусловленно его собственным весом и приблизительно равно 105 Па. Наличие обусловленного полем тяжести (или другими объѐмными силами, действующими подобно силе тяжести на каждый элемент объема) гидростатического давления приводит к существованию статической подъемной силы, действующей на погруженные в жидкость или газ тела. Закон Архимеда: на погруженное в жидкость и (или) газ тело действует выталкивающая сила, равная по величине и противоположная по направлению весу жидкости и (или) газа в объеме погруженной части тела. Закон Архимеда справедлив только в том случае, когда тело граничит со всех сторон только с жидкостью или газом. Если же оно соприкасается с твердой поверхностью, то закон Архимеда не выполняется. Динамика движения реальной жидкости очень сложна. Для упрощения ее описания в некоторых случаях можно пренебречь силами внутреннего трения. Такую жидкость называют идеальной. При движении идеальной жидкости не происходит превращения механической энергии во внутреннюю энергию, т.е. механическая энергия жидкости сохраняется. Закон сохранения механической энергии для идеальной несжимаемой жидкости выражается уравнением Бернулли.  |