Основное уравнение гидростатики

В состоянии равновесия на жидкость действуют внешние силы двух видов: поверхностные и массовые.

Поверхностные силы пропорциональны площади той поверхно­сти, по отношению к которой рассматривают их действие. Такая поверхность может находиться на границе раздела жидкости и газа или жидкости и твердого тела. Например, сила действия столба атмосферного воздуха на поверхность воды в пруду во много раз больше, чем на поверхность воды в стакане.

Массовые силы, по определению, пропорциональны массе жид­кости. Их природа может быть различной. В гидравлике в качестве массовых сил рассматривают силы тяжести и инерции (в том чис­ле центробежные силы). Например, железнодорожная цистерна начинает движение с территории завода с ускорением. При этом залитая в нее жидкость испытывает действие массовых сил: соб­ственного веса и сил инерции, вызванных ускорением.

Суммарную внешнюю силу, являющуюся результатом действия поверхностных и массовых сил на единицу площади поверхнос­ти, называют гидростатическим давлением р:

р = F/S,

где S — площадь поверхности, м², на которую действует сила F,Н.

Единица измерения давления — Н/м², или Па (паскаль).

Гидростатическое давление обладает следующими свойствами. Во-первых, оно всегда действует перпендикулярно поверхности раздела и направлено внутрь объема жидкости. Это означает, что давление является сжимающим. Каждую частицу жидкости сжи­мают со всех сторон окружающие ее частицы. Во-вторых, гидро­статическое давление в каждой данной точке жидкости одинако­во по всем направлениям (независимо от ориентации площадки, на которую оно действует).

Давление может быть измерено относительно нулевого значе­ния — абсолютного вакуума. В этом случае его называют абсолют­ным. В производственной практике понятие абсолютного давления применяют редко, например при расчете допустимой высоты вса­сывания насоса (см. гл. 7).характеризуется отрицательным давлением по отношению к ат­мосферному. Понятия вакуума, абсолютного и избыточного дав­ления проиллюстрированы на рис. 6.1.