6. Виды давления

Абсолютное (полное) давление p_абс – давление в точке покоящейся жидкости, находящейся на глубине h под свободной поверхностью и равное сумме внешнего давления (p_о) и весового давления (ρgh):

p_абс = p_о + ρgh

* внешнее давление (p_о) - атмосферное давление и давление, создаваемое в гидравлических системах p_о = F/S;

* весовое давление (ρgh) - давление, обусловленное самим весом жидкости (вследствие притяжения к Земле жидкость оказывает давление на дно и стенки сосуда, а также на тела, которые находятся внутри ее), ρ – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения, h – глубина, на которой находится рассматриваемая точка;

* свободная поверхность – поверхность, граничащая с газовой средой).

Избыточное давление (манометрическое) p_изб – разность между абсолютным давлением и атмосферным:

p_изб = p_абс - p_ат = p_о + ρgh - p_ат

В гидротехнических сооружениях, как правило, на свободной поверхности жидкости давление равно авмосферному p_о = p_ат.

В этих случаях:

p_изб = ρgh,

где h – глубина погружения рассматриваемой точки под свободной поверхностью жидкости. Таким образом, при p_о = p_ат избыточное и весовое давления совпадают.

Если давление в жидкости меньше атмосферного, то напряженное состояние жидкости характеризуется значением разрежения (вакуумметрическое давление (вакуум)):

p_вак = p_ат - p_абс.

Давление измеряется с помощью пьезометров, манометров и вакуумметров.

7. Сила давления жидкости на плоскую стенку

Зная закон распределения гидростатического давления в жидкости, можно найти полную силу давления на стенки и дно сосудов. Эта задача сводится к определению силы давления и нахождению ее точки приложения. Используем основное уравнение гидростатики для нахождения полной силы давления жидкости на плоскую стенку, наклоненную к горизонту под произвольным углом ά(рис. 2.6). Вычислим силу F давления, действующего со стороны жидкости на некотор

участок рассматриваемой стенки, ограниченный произвольным контуром и имеющий площадь, равную S. Ось Ох направим по линии пересечения плоскости стенки со свободной поверхностью жидкости, а ось Оу – перпендикулярно к этой линии в плоскости стенки. Выразим сначала элементарную силу давления, приложенную к бесконечно малой площадке dS:

dF = pdS = (p₀ + ρgh) dS = p₀dS + ρghdS,

где p₀– давление на свободной поверхности; h – глубина расположения площадки dS.

Для определения полной силы F проинтегрируем полученное выражение по всей площади S:

где у – координата площадки dS.

Последний интеграл представляет собой статический момент площади

S относительно оси Ох и равен произведению этой площади на координату

ее центра тяжести (точка С), т.е.

Следовательно,

(здесь h_с – глубина расположения центра тяжести площади S), или

т.е. полная сила давления жидкости на плоскую стенку равна произведению площади стенки на гидростатическое давлении р С в центре тяжести этой площади.