Siły działające na ciecz Rozróżniamy dwa rodzaje sił działających w rozważanym obszarze cieczy: 1. Siły masowe proporcjonalne do masy cieczy. Z sił masowych można wymienić siłę ciążenia, siłę odśrodkową i siłę bezwładności. 2. Siły powierzchniowe są proporcjonalne do powierzchni i działają tylko na powierzchni wydzielonej masy cieczy. W ogólnym przypadku siłę powierzchniową działającą na element powierzchni F cieczy można rozłożyć na dwie składowe: normalną ΔP i styczną ΔT do danej powierzchni. Składowe styczne, odpowiadające siłom oporu występują tylko w przypadku ruchu płynów rzeczywistych (lepkich). W płynach znajdujących się w stanie spoczynku gradient prędkości , tym samym naprężenie styczne oraz siła styczna dT μdF, niezależnie od wartości dynamicznego współczynnika lepkości będzie równa zeru. Przeto w hydrostatyce istnieje tylko siła powierzchniowa normalna do powierzchni elementu, zwana parciem hydrostatycznym. ++++++++++++++++++++++++++++ Przyrządy do pomiaru ciśnienia:Przyrządy do pomiaru ciśnienia hydrostatycznego można podzielić na trzy rodzaje:piezometry, manometry i wakumetry. Piezometr służy do pomiaru ciśnienia w cieczy wysokością słupa tejże cieczy.Jest to otwarta u góry rurka szklana o średnicy wewnętrznej nie mniejszej od 0,5 cm, połączona z obszarem cieczy w miejscu, w którym mierzy się ciśnienie. Mierząc wysokość słupa hp cieczy w piezometrze, obliczymy ze znanej zależności ciśnienie bezwzględne w rozpatrywanym punkcie M obszaru cieczy, pozostającej po ciśnieniem zewnętrznym po>pa od strony naczynia i piezometru. Porównując obie strony tych równań otrzymamy nadciśnienie po - pa  γ (ho -h). Piezometry mogą być używane do pomiaru niezbyt wysokich nadciśnień, ponieważ niedogodne jest stosowanie w praktyce zbyt długich rurek. Manometry możemy podzielić na dwa rodzaje: cieczowe i pudełkowe. Manometry cieczowe wykonane są z rurki szklanej, wygiętej w kształcie litery U, wypełnionej cieczą manometryczną o gęstości większej od gęstości płynu w zbiorniku, Jeden koniec rurki jest połączony z naczyniem, drugi jest

otwarty i pozostaje pod działaniem ciśnienia atmosferycznego a p .Po połączeniu manometru z obszarem mierzonego ciśnienia ustali się stan równowagi. Wakumetr jest to przyrząd służący do pomiaru podciśnienia. Zasada działania oraz konstrukcja wakumetrów niczym się nie różni od manometrów cieczowych. Wakumetr naczyniowy stanowi wygiętą w kształt litery U rurkę szklaną napełnioną cieczą manometryczną, przeważnie rtęcią. Jeden koniec tej rurki łączymy z obszarem , w którym ciśnienie jest mniejsze od ciśnienia atmosferycznego po<pa, drugi zaś koniec jest otwarty i połączony z atmosferą Ciśnienie atmosferyczne wyznaczamy na poziomie płaszczyzny porównawczej n -n. Manometry pudełkowe służą do pomiaru ciśnienia w dość szerokim zakresie. Można je podzielić na dwa rodzaje: Manometry rurkowe i manometry membranowe. Manometr rurkowy składa się ze zgiętej rurki w kształcie okręgu rurki metalowej a o przekroju eliptycznym. Koniec tej rurki połączony jest za pomocą dźwigni z zębatką, poruszającą kółko zębate wraz ze wskazówką. Rurka poddana działaniu ciśnienia odkształca się, wywołując w ten sposób obrót wskazówki, która wskazuje na tarczy wyskalowanej wartość mierzonych ciśnień. Manometry rurkowe powinny być po dłuższym użyciu sprawdzane ze względu na możliwość trwałego odkształcenia.Manometr membranowy różni się od manometru rurkowego tym, że mierzone ciśnienie cieczy zamiast odkształcenia rurki powoduje zmiany położenia membrany metalowej o falistym przekroju (rys.2.12). Membrana z kolei wywołuje przesuwanie drążka połączonego z zębatką i wskazówką, która wskazuje wartości mierzonych ciśnień. Manometry pudełkowe używane są do pomiaru ciśnień w pompach, sprężarkach, rurociągach, zbiornikach itd. Cały mechanizm manometru umieszczony jest w metalowejosłonie, chroniącej go od uszkodzenia. +++++++++++++++++++++++++++++++ Twierdzenie Pascala Przyrost ciśnienia w dowolnym punkcie jednorodnego płynu nieściśliwego,znajdującego się w stanie równowagi w potencjalnym polu sił masowych, wywołuje zmianę ciśnień o taką samą wielkość w każdym innym punkcie płynu. Jest to tzw. prawo równomiernego rozchodzenia się ciśnienia w płynie, zwane prawem Pascala. ++++++++++++++++++++++++++++++++ Parciem hydrostatycznym nazywamy siłę powierzchniową, jaką wywiera ciecz w stanie spoczynku na dowolnie zorientowaną w przestrzeni powierzchnię. Parcie cieczy, jako wypadkowa parć elementarnych prostopadłych do elementów płaszczyzny, skierowane jest

normalnie do rozpatrywanej płaszczyzny. Uwzględniając powyższe zależności otrzymamy wzór na obliczenie parcia całkowitego na dowolną powierzchnię płaską Parcie na powierzchnię płaską o dowolnym konturze jest co do bezwzględnej wartości równe iloczynowi rozpatrywanej powierzchni oraz ciśnienia panującego w jaj środku ciężkości. Ze wzoru wynika, że wartość bezwzględna parcia nie zależy od kąta α nachylenia ściany do zwierciadła cieczy. Zs - zagłębienie środka geometrycznego pola F pod zwierciadłem cieczy. ++++++++++++++++++++++++++++++ Całkowite parcie cieczy na zanurzone w niej ciało nazywamy wyporem, który oznaczamy przez W. A zatem Zależność tę znaną jako prawo Archimedesa można sformułować w następujący sposób: na ciało zanurzone w cieczy działa pionowo w górę wypór, równy ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało. Wypór cieczy przechodzi przez środek geometryczny ciała, zwany środkiem wyporu w Sw. Oprócz wyporu działa przeciwnie do niego skierowany ciężar G, zaczepiony w środku ciężkości Sc. W zależności od wielkości siły ciążenia G w porównaniu z przeciwdziałającym wyporem W można rozważyć trzy przypadki: a. G<W , wówczas siła wypadkowa wa G W wypiera ciało w górę do osiągnięcia stanu równowagi, tj. gdy wypór zanurzonej części ciała będzie równy jego ciężarowi. b. G=W , ciało jest całkowicie zanurzone w cieczy i pozostaje w stanie równowagi przy dowolnym zagłębieniu. c. G>W , ciało tonie. W przypadku ciała zanurzonego w cieczy rozróżniamy trzy warunki równowagi; trwałej, chwiejnej i obojętnej. Ogólne warunki równowagi ciał pływających można sformułować następująco: ciało pływające w cieczy pozostaje w stanie równowagi wówczas, gdy ciężar ciała równy jest wyporowi G=W , a środek ciężkości Sc i środek wyporu Sw leżą na wspólnej osi pionowej, zwanej osią pływania

---