Napór hydrostatyczny
Ciecz spoczywająca wywiera na ściany naczynia nacisk spowodowany ciśnieniem hydrostatycznym. Całkowitą siłę nacisku na ścianę naczynia nazywamy naporem hydrostatycznym. Dla ściany poziomej (na dno) obliczamy go wg wzoru:
N=p*A=p*g*h*A
N - napór hydrostatyczny w [N]
A - pole powierzchni ściany w [m2J
Napór hydrostatyczny na ściany pionowej.
Musimy uwzględnić zmianę ciśnienia hydrostatycznego wraz z wysokością słupa cieczy
d(delta)N = p*g*h1*d(delta)A
Posługując się rachunkiem różniczkowym otrzymamy napór na element dA ściany
dN= p*g*h1*dA
Całkowity napór na pionową ścianę o dowolnym kształcie
N = p*g*fh1*dA
Wyrażenie fh1*dA jest momentem statycznym pola A względem osi x i równa się:
fh1*dA=h0*A
zatem
N =p * g * h0 * A
Dla ściany prostokątnej
A=B * H
h0=H/2
Stad
N=p * g * B * H * H/2 = 1/2 p * g *B * H*
Åšrodek naporu
Kierunek działania naporu na ścianę płaską jest prostopadły do jej powierzchni. Punkt przyłożenia naporu D (środek nąporu) określony rzędną ho obliczyć można korzystając z twierdzenia a momencie siły wypadkowej
N* h0 = (suma) dN * h
++++++++++
Wypór cieczy
Wyporem cieczy nazywamy wektor siły skierowany pionowo do góry. którego wartość (zgodnie z prawem Archimedesa) równa jest ciężarowi cieczy wypartej przez ciało, a linia działania przechodzi przez środek ciężkości cieczy wypartej (nazywany środkiem wyporu)
W - pc • g • V1
gdzie:
W - wypór cieczy,
PC - gęstość cieczy,
V1 - objętość części ciała zanurzonej w cieczy.
+++++++++
Równowaga cial pływających.
Równowaga ciała pływającego zachodzi wówczas, gdy wypór W cieczy równoważy ciężar ciała, a jednocześnie gdy środek wyporu C i środek ciężkości S ciała leżą na tej samej linii pionowej, pokrywającej się z osią pływania ciała (prosta łączącą punkty C i S w położeniu równowagi)
W celu określenia rodzaju równowagi ciała pływającego należy zbadać położenie punktu zwanego metacentrum M ciała. Jest to punkt przecięcia się kierunku wyporu cieczy i osi pływania. Jeżeli metacentrum M leży powyżej środka ciężkości S ciała pływającego - równowaga ciała jest stała; gdy oba punkty się schodzą - równowaga jest chwiejna i najmniejsze wychylenie ciała z położenia równowagi wywołuje pare sił wywracająca ciało.