Podstawowe prawa hydrostatyki (ciecz w spoczynku) i ich zastosowania praktyczne.

Płyn jest to substancja zdolna do przepływu, która umieszczona w naczyniu przyjmuje jego kształt. Wynika z tego, że płyn nie jest w stanie przeciwstawić się sile stycznej do powierzchni, czyli nie jest w stanie przeciwstawić się naprężeniu ścinającemu. W gazach, ani płynach nie ma regularnego układu atomów ani cząstek.

Płyn idealny: W płynie idealnym nie występuje tarcie wewnętrzne między sąsiadującymi ze sobą warstwami płynu poruszającymi się z różnymi prędkościami, a przejawiające się w postaci lepkości. Między takimi warstwami występuje doskonały poślizg nie pociągający za sobą żadnej dyssypacji energii, inaczej mówiąc, płyn idealny to płyn, który nie posiada lepkości. Płyn idealny nie przykleja się do opływowych sztywnych ścianek, lecz może ślizgać się po nich w sposób doskonały bez tarcia międzyfazowego.

Ciśnieniem nazywamy stosunek siły nacisku do pola powierzchni, na którą ta siła działa:

Aby obliczyć ciśnienie słupa cieczy o wysokości h, wyprowadzamy wzór (stosując zależność:
)

h - wysokość słupa cieczy nad poziomem, na którym mierzymy ciśnienie

_c - gęstość cieczy

Jeżeli ciśnienie na powierzchni cieczy przyjmiemy równe p₀, to ciśnienie na głębokości h wynosi p=p₀+ρgh

Ciśnienie w pewnym punkcie znajdującym się w stanie równowagi statycznej zależy od głębokości tego punktu pod powierzchnią płynu, a nie zależy od poziomych rozmiarów płynu, ani od kształtu zbiornika, w którym znajduje się płyn.

Pomiar ciśnienia: barometr rtęciowy (zamknięty), barometr otwarty;

Siła nacisku hydrostatycznego:

Ciśnienie na głębokości x wynosi:

Stąd siła działająca na „pasek” dx

Całkowita siła działająca na ściankę

lub

Prawo Pascala:

Ciśnienie wywierane na płyn w naczyniu jest przenoszone na dowolny element tego płynu bez zmiany wartości oraz na ścianki naczynia. (tzn. Ciśnienie spowodowane działaniem z zewnątrz sił na ciecz lub gaz jest przekazywane we wszystkich kierunkach jednakowo)

Kolba szklana: kolba szklana z małymi otworami. Po nalaniu do niej wody obserwujemy, że woda wycieka przez otworki. Jeśli naciśniemy tłoczek zauważymy, że woda będzie wylewać się ze wszystkich otworów tym silniejszym strumieniem, im siła, którą zadziałamy na ciecz.

Z prawa Pascala korzystamy, budując prasy hydrauliczne, podnośniki, hamulce. Wszystkie te urządzenia działają na takiej samej zasadzie.

Prasa hydrauliczna

Kierowca samochodu, naciskając na pedał hamulca sprzężony z niewielką powierzchnią tłoka S₁ powoduje, że na koło działa za pośrednictwem układu hamulcowego odpowiednio większa siła, powoduje hamowanie samochodu.

Prawo naczyń połączonych: Jeśli ciecz jednorodna (lub gaz) w naczyniach połączonych jest w równowadze, to ciśnienie panujące na tym samym poziomie we wszystkich ramionach tych naczyń są jednakowe.

Jeśli dwie różne (nie mieszające się) ciecze w naczyniach połączonych są w równowadze, to ciśnienie panujące na poziomie zetknięcia cieczy i każdym poziomie poniżej zetknięcia, są jednakowe.

Prawo Archimedesa: Na każde ciało zanurzone w cieczy (w gazie) działa siła wyporu zwrócona do góry, a jej wartość jest równa wartości ciężaru cieczy (gazu) wypartego przez to ciało. Siła wyporu nie zależy ani od kształtu ciała zanurzonego w cieczy (w gazie), ani od rodzaju substancji, z której jest ono wykonane

Bierzemy średnią gęstość.

Warunek pływania ciał

W sytuacji gdy
ciało jest całkowicie zanurzone. Natomiast gdy
ciało dąży do wynurzenia.

Prawo Archimedesa jest zauważalne przy pływaniu okrętów, wyznaczania gęstości ciała stałego lub cieczy.

---