hydrostatyka

X. Hydrostatyka i aerostatyka Wprowadzenie

Ciecz znajdująca się w naczyniu wywiera ciśnienie na ściany lego naczynia. 1’i /yc/yua ₍esl ciężar cieczy i atmosfery. nad wybranym punktem na głębokości U. Prawo Pascala mówi. że na danej głębokości ciśnienie cieczy mierzone w różnych kierunkach je- l jednakowe.

Wartość ciśnienia hydrostatycznego obliczamy ze wzoru: p - gęstość cieczy.

li - głębokość, na której występuje to ciśnienie.

Odpowiednikiem ciśnienia hydrostatycznego w cieczy jest aerostniyc/iie • imnie w atmosferze planety. Na powierzchni Ziemi ciśnienie aerostatyezne |c: i io-\nc (w przybliżeniu) I atmosferze ~ 101325 Pa.

Zgodnie z prawem Arehimedesa na ciało zanurzone w cieczy działa skiciowana ku go rze siła wyporu o wartości takiej, jak ciężar wypartej cieczy. Wartość siły wypom oblm/a-my ze wzoru:

p-gęstość wypartej cieczy,

I ’ - objętość wypartej cieczy.

W sytuacji przedstawionej na rysunku wartości sil F_n, i () są jednakowe:

F =0;

tr X,*

p -gęstość cieczy, p - gęstość ciała.

Ciało wyparło ciecz częścią swojej objętości VW tym wypadku wartość dzi.dająi ej na ciało siły wyporu wynosi: F_n = p_:Y,g.

Jeżeli ciało ma objętość V i jest całkowicie zanurzone w cieczy, to wyparło ono ciecz / objętości V. a wartość siły wyporu wynosi: F_w = pVg.

Jeżeli średnia gęstość p ciała jest mniejsza od gęstości cieczy (p < p ), to ciału tiir/y mu-je się przy powierzchni cieczy częściowo w niej zanurzone.

Jeżeli średnia gęstość ciała równa jest gęstości cieczy (p = p₍), to ciało jest całkowicie zanurzone i utrzymuje się na dowolnej głębokości nieruchome (o ile ciecz jest „spokojna").

Gdy średnia gęstość ciała jest większa od gęstości cieczy (p > p₍), ciało opada na dno, ponieważ jego ciężar ma wartość większą niż wartość siły wyporu.

Zasady te odnoszą się również do sytuacji, gdy ciała zanurzone są w gazie. Balon wv.no-i    si się dlatego, że wartość działającej na niego siły wyporu jest większa od wartości jego cię-

2; j    żaru. Średnia gęstość materii tworzącej balon wraz z zawartym w nim gazem jest mniejsza

| od gęstości atmosfery na tej wysokości, gdzie balon się wznosi.