Гидростатика — это раздел гидравлики, изучающий жидкость в состоянии покоя. Она изучает законы равновесия жидкости и распределения в ней давления.
Одной из основных теоретических задач гидростатики является вопрос о характере распределения давления в объеме жидкости, которая в самом общем случае может находиться в абсолютном или относительном покое.
Абсолютный покой. Если жидкость находится в покое (скорость движения равна нулю, т.е. =0) относительно системы координат, жестко связанной с Землей, такой покой называется абсолютным.
Относительный покой - жидкость, находящаяся в покое в любом аппарате или емкости (резервуаре), которые свою очередь находятся в движении относительно Земли.
Когда жидкость находится в равновесии, то под действием внешних сил в жидкости возникает давление. Давление в неподвижной жидкости называется гидростатическим давлением.
За единицу давления принят Паскаль – давление, вызываемое силой 1Н, равномерно распределённой по нормальной к ней поверхности площадью 1 м².
В технике в настоящее время продолжают применять также систему единиц метр, килограмм-сила, секунда (МКГСС), в которой за единицу давления принимается 1кгс/ м². Широко используют также внесистемные единицы – техническую атмосферу Паи бар:
Давление часто выражается высотой столба жидкости, которая называется пьезометрической высотой или пьезометрическим напором, м.
Пьезометрическая высота – это высота такого столба жидкости, который своим весом способен создать давление, равное гидростатическому давлению в рассматриваемой точке;
Свойства гидростатического давления
Первое свойство: на внешней поверхности жидкости гидростатическое давление всегда направлено по нормали внутрь рассматриваемого объёма.
Второе свойство: состоит в том, что в любой точке внутри жидкости давление по всем направлениям одинаково. Иначе это свойство давления звучит так: на любую площадку внутри объёма жидкости, независимо от её угла наклона, действует одинаковое давление.
Приборы для измерения давления
Для измерения давления жидкости или газа применяются различные приборы:
- манометры — для измерения избыточного (или манометрического) давления,
- вакуумметры — для измерения вакуума,
- дифференциальные манометры — для измерения разности (перепада) давлений в двух точках (например, в двух сосудах).
При больших разностях давлений в качестве рабочей жидкости применяется ртуть, при небольших — масло, спирт и др.
Чаще всего необходимо определить силу, действующую на цилиндрическую поверхность, имеющую вертикальную ось симметрии. Возможны два варианта. Первый вариант - жидкость воздействует на стенку изнутри.
Во втором варианте жидкость действует на стенку снаружи