Гидростатика. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Гидростатика - часть гидромеханики, в к-рой изучают равновесие несжимаемых (капельных) жидкостей. При равновесии скорость v=0, поэтому неразрывности уравнение принимает вид =0, т. е. поле плотности

стационарно (не зависит от времени t), а т. к. жидкость несжимаема, то плотность не зависит и от координат. T. о.,

=const; это условие представляет собой ур-ние состояния несжимаемой жидкости. Эйлера уравнение и Навье - Стокса уравнения приводятся в случае равновесия к одному и тому же ур-нию

связывающему давление р с вектором массовых сил F и справедливому как для идеальной, так и для вязкой жидкости, а также и для сжимаемых газов (см. Аэростатика ).Ур-нию равновесия однородной несжимаемой жидкости можно удовлетворить лишь в случае, когда массовые силы имеют потенциал U, т. е.

При отсутствии массовых сил

=0 и ур-ние (1) выражает Паскаля закон р=const, а если единств. массовой силой является сила тяжести, характеризуемая ускорением g, то в однородной несжимаемой жидкости давление возрастает с глубиной по линейному закону

где р₀ - давление на поверхности z=0, a z - глубина, отсчитываемая от поверхности в направлении ускорения g. Ha этом законе Г. основаны измерение давления с помощью жидкостных манометров, действие поршневого насоса и гидравлич. пресса.

Неравномерное распределение давления в жидкости создаёт гидростатич. подъёмную силу, действующую на тела, частично или полностью погружённые в жидкость. Давление жидкости на замкнутую поверхность погружённого тела в поле сил тяжести определяется Архимеда законом, следующим из ур-ний Г. и позволяющим определить условия устойчивого и неустойчивого равновесия плавающих тел, как надводных, так и подводных (см. Остойчивость ).На законе Архимеда основаны приборы для измерения плотности жидкостей - ареометры. Ф-ла (2) позволяет рассчитывать суммарные силы и моменты, возникающие при действии гидростатич. давления на плотины, стенки каналов и шлюзов, подводных сооружений и аппаратов, сосудов с жидкостью.

Рассматриваемые в Г. ур-ния относит. равновесия несжимаемой жидкости в поле сил тяжести (относительно стенок сосуда, совершающего движение по нек-рому известному закону, напр. поступательное или вращательное) дают возможность решать задачи о форме свободной поверхности и о плескании жидкости в движущихся сосудах - в цистернах для перевозки жидкостей, топливных баках самолётов и ракет и т. п., а также в условиях частичной или полной невесомости на космич. летат. аппаратах. При определении формы свободной поверхности жидкости, заключённой в сосуде, кроме сил гидростатич. давления, сил инерции и силы тяжести необходимо учитывать поверхностное натяжение жидкости. В случае вращения сосуда вокруг вертик. оси с пост. угл. скоростью свободная поверхность принимает форму параболоида вращения, а в сосуде, движущемся параллельно горизонтальной плоскости поступательно и прямолинейно с пост. ускорением а, свободной поверхностью жидкости является плоскость, наклонённая к горизонтальной плоскости под углом

Литература по гидростатике

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.