第二节液体静力学

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第二节 液体静力学,液体静力学主要是讨论液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。,“液体静止”指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现粘性而言。,(至于盛装液体的容器，不论它是静止的还是匀速、匀加速运动都没有关系。),1,一、液体静压力及其特性,作用在液体上的力有两种类型：,质量力,表面力,质量力,：,作用在液体所有质点上，其大小与质量成正比，如重力、惯性力等。,单位质量液体受到的质量力称为单位质量力，在数值上等于重力加速度。,表面力,：,作用于所研究液体的表面上，如法向力、切向力。,当液体静止时，液体质点间没有相对运动，不存在切向力，所以静止液体的表面力只有法向力。,2,1、静压力的概念,静压力,p指静止液体单位面积上所受的法向力。,液体内某质点处微小面积A上作用有法向力F，则,静,压力为：,若法向力F均匀地作用在面积A上，则,静,压力为：,液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应用中习惯称为压力。,3,(1)液体静压力垂直于,承压,面，其方向与该面的内法线方向一致。,2、静压力具有两个重要特征：,(2)静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。,4,二、静压力基本方程式,（一）静压力基本方程式,有一垂直小液柱，如图所示：,在垂直方向进行受力分析，列力平衡方程：,整理得：,5,（1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成：,表面力p,0,液体自重力,（2）静压力ph，即随液体深度的增加而线性地增加。,（3）压力相等的所有点组成的面称为等压面。在重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。,1、,结论,6,以：h=Z,0,-Z代入方程整理后得：,p+Z= p,0,+Z,0,=常量,2、物理意义,静止液体具有两种形式的能量：压力能和位能，两者可互相转换，其和不变。即能量守恒。,7,（二）压力的表示方法及单位,(1)绝对压力大气压力+表压力,(2)真空度大气压力-绝对压力-表压力,1、表示方法,绝对压力,相对压力(表压力),真空度,8,例、已知h=0.5m，=10000N/m,3,，则容器内真空度为,，绝对压力为,。（ 大气压力是P,0,=1.0110,5,Pa）,注意：,因大气中物体受大气压的作用自相平衡，所以用压力表测得的压力数值是相对压力。在液压技术中所提到的压力，如不特别指明，均为相对压力。比如习题1-3。,9,2、压力单位,帕斯卡，简称帕，符号为Pa，,1Pa1N/m,2,。,由于此单位很小，工程上使用不便，因此常采用它的倍单位兆帕，符号MPa。,显然，常用设备不必考虑质量力的影响。,10,四、帕斯卡原理,静压传递原理：液体自重(h)所产生的压力很小，可忽略不计，认为压力等值传递。,F,1,= F,2,A,1,/A,2,只要,A,1,/A,2,足够大，用很小的力,F,2,就可产生很大的力,F,1,。液压千斤顶和水压机。,液压传动可使力,放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。,液体内的压力是由负载决定的。,11,五、静压力对固体壁面的作用力,1、承压面为平面：F=pA；,2、承压面为曲面：,作用在曲面上的总作用力在某一方向上的分力等于静压力与,曲面在该方向投影面积,的乘积。即：,x,12,作用在微小面积上的力dFpdA，,如图所示，将dF分解,为x、y两个方向的力，即,dFxpdAsinpdAx,dFypdAcospdAy,积分可得各方向分力,作用在曲面上的压力的方向均垂直于曲面，将曲面分成若干微小面积dA,13,作业,1-2,1-3,1-4,14,