Вопросы для самопроверки:

1. Что изучает гидростатика?

2. Что называется гидростатическим давлением?

3. Приведите краткий вывод дифференциального уравнения гидростатики в векторной форме и систему дифференциальных уравнений в частных производных (уравнений Эйлера).

4. Приведите решение дифференциальных уравнений гидростатики при равновесии жидкости в гравитационном поле и в поле действия сил инерции при относительном покое.

5. Дайте определение манометрического и вакуумметрического давлений.

6. В каких случаях равновесия жидкости и газа давление во всех точках объёма одинаково?

7. Сформулируйте гидростатический закон Паскаля и приведите примеры применения этого закона на практике.

8. Сформулируйте гидростатический закон Архимеда о подъёмной силе и приведите примеры применения этого закона на практике.

9. Что называется потенциальной энергией жидкости и газа и чему она равна в случае равновесия жидкости в гравитационном силовом поле?

10. Что понимают под плотностью потенциальной энергии?

11. Чему равна потенциальная энергия в случае равновесия жидкости в гравитационном силовом поле?

12. Дайте определения гидростатического напора и укажите единицы его измерения.

1.3. Элементы кинематики сплошной среды Изучаемые вопросы:

- Определение кинематики.

- Задачи и методы кинематики.

- Элементы кинематики сплошной среды.

- Классификации видов движения сплошной среды.

- Гидродинамическая модель одномерного движения и её параметры.

Гидродинамика изучает законы движения жидкости. Изучение гидродинамики начинается с изучения кинематических характеристик движущейся жидкости и с классификаций видов движения. Методически важно представлять модели движения сплошной среды жидкости, предложенными Лагранжем и Эйлером. По Лагранжу координаты движущихся частиц задаются функциями времени, а по Эйлеру – полем скоростей движущихся частиц в точках пространства, фиксированных неподвижными координатами. Вводятся в рассмотрение векторные линии и трубки тока, вихревые линии и трубки тока. Ускорение, определяемое по Лагранжу как производная от скорости по времени (заданная по Эйлеру), состоит из двух частей: локального (местного) в виде частной производной от скорости по времени при неустановившемся движении и конвективного (переносного), обусловленного полем скоростей. Конвективное ускорение имеет место как при неустановившемся, так и при установившемся во времени движении. Двум видам ускорения соответствуют и две силы инерции: локальная и конвективная.

Кроме двух видов движения, связанных со временем, различают движение равномерное и неравномерное, а также ламинарное (слоистое) и турбулентное (беспорядочное), напорное и безнапорное (со свободной поверхностью).

При изучении напорного движения часто применяют модель одномерного движения, имея в виду одну среднерасходную скорость в поперечном сечении потока, что позволяет значительно упростить расчёт с приемлемой точностью. Поперечное сечение потока определяется площадью, смоченным периметром и гидравлическим радиусом, равным отношению площади к смоченному периметру.