1862543195

STATYKA I DYNAMIKA PŁYNÓW

STATYKA PŁYNÓW

Ciśnienie i gęstość

Różnica w działaniu siły na płyn i na ciało stałe polega na tym, że w spoczywającej cieczy siła musi być zawsze prostopadła do powierzchni płynu, podczas gdy w ciele stałym może mieć dowolny kierunek. Spoczywający płyn nie może równoważyć sił stycznych (warstwy płynu ślizgałyby się po sobie) i dlatego może zmieniać kształt i płynąć. Wygodnie jest, więc opisywać siłę działającą na płyn za pomocą ciśnienia p zdefiniowanego jako wartość siły prostopadłej działającej na jednostkę powierzchni. Ciśnienie jest przekazywane na sztywne ścianki naczynia, a także na dowolne przekroje płynów prostopadle do tych ścianek i przekrojów w każdym punkcie. Ciśnienie jest wielkością skalarną.

W układzie SI jednostką jest pascal: 1 Pa = 1 N/m². Na uwagę zasługuje też jednostka bar bar (1 bar = 10⁵ Pa), gdyż tyle wynosi w przybliżeniu ciśnienie atmosferyczne.

Płyn znajdujący się pod ciśnieniem wywiera siłę na każdą powierzchnię będącą z nim w kontakcie. Rozważmy zamkniętą powierzchnię zawierającą płyn (rysunek). Dowolny element powierzchni jest reprezentowany przez wektor S (długość tego wektora równa jest reprezentowanej powierzchni, jego kierunek prostopadły do niej, zwrot na zewnątrz). Wtedy siła F wywierana przez płyn na ten element powierzchni wynosi:

F = pS    (1)

Rys. 1. Fragment płaskiej powierzchni (S) może być przedstawiony poprzez wektor doń prostopadły

1