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研究液體靜止狀態下的力學規律及其在工程中的應用,是水力學中首先發展的一個分支。

1 水靜力學 -水靜力學

 

2 水靜力學 -正文

  研究液體靜止狀態下的力學規律及其在工程中的應用,是水力學中首先發展的一個分支。
  靜止狀態是指液體內部質點間無宏觀運動,因而不表現粘滯性的影響,不存在剪切力和拉力,只有壓力。單位面積上的壓力稱為指定面積的平均壓強。若包含某點的面積趨於無限小時,則此無限小面積上的壓力和面積之比的極限,稱為該點的壓強,以P表示。
  研究液體內部壓強的空間分佈是水靜力學的中心任務。由此可求得液體作用於工程構築物固體壁上的壓力,為構築物的穩定性及強度計算提供依據。
  壓強在空間的分佈  由於靜止液體中無剪切力,則某點壓強的大小與面的方位無關,即空間內任一點處有唯一的壓強值。靜止液體中的兩點間的壓強差等於液體單位體積重量(即重度γ)與該兩點鉛垂高度差 (Δh)的乘積(水靜力學)。
  在靜止流體(液體或氣體)中取一微小六面體為隔離體,考慮其所受外力的平衡,得描述壓強分佈的普遍規律
      dPρ(Xdx+Ydy+Zdz)式中ρ為密度;XYZ為在坐標xyz方向上單位質量的質量力。
  由上式可知,空間各點壓強相等的面(稱為等壓面)的法線方向與質量力的方向一致。例如,當流體的質量力僅為重力時,等壓面為水平面;當質量力除重力外,尚有繞容器縱軸作等角速旋轉的離心力時,等壓面為拋物面。
  平面和曲面壁上的壓力  將壓強分佈ΔPγΔh應用於面積為A的平面上,可得液體作用在平面壁上的壓力P
          PPGA式中PG為平面面積A的形心G處的壓強。
  液體對二向曲面(圖1中的AB)的壓力,可分成水平分力和鉛垂分力。水平分力等於曲面AB的投影平面AB′上的壓力;鉛垂分力等於曲面AB以上至水面所形成體積ABCD中液體的重量。體積ABCD稱為曲面AB的壓力體。

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  浮力  船舶、沉箱、浮橋等浮體在液體中的曲面ACB,可分為ACBC兩部分(圖2)。兩部分所受液體壓力的水平分力,因大小相等、方向相反而相互抵消。曲面ACB的鉛垂分力為壓力體的液重,即排開液體的重量,其方向向上,此力稱為浮體的浮力。

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3 水靜力學 -配圖

 

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