Гидростатика. 
Основы гидравлики

Равновесие жидкости и действующие силы

Гидростатика — раздел гидравлики, в котором изучается жидкость, находящаяся в равновесии.

Если на выделенную массу жидкости не действуют внешние силы, то все частицы этой массы остаются неподвижными относительно выбранной системы координат т. е. находятся в покое или движутся с одинаковой для все частиц скоростью, при этом взаиморасположение части остается постоянным. Такое состояние жидкости называется равновесным. В случае воздействия внешних сил либ равновесное состояние жидкости сохраняется, либо жидкость переходит в состояние движения с ускорением части жидкости.

Рассмотрим, какие силы могут действовать на жидкость, находящуюся в равновесии, и каким условиям должны удовлетворять внешние силы, чтобы условия равновесия жидкости не нарушались.

Выделим некоторый объем Г из массы жидкости, находящейся в резервуаре, и рассмотрим силы, действующие на этот объем.

Эти силы могут быть поверхностными и массовыми.

Поверхностные силы — это силы давления, действующие на поверхности выделенного объема, они пропорциональн размеру площади Дсо, взятой на этой поверхности (силы.

N2,ЛГ* рис. 2.1).

Массовые силы — это внешние силы, пропорциональные массе жидкости, заключенной в выделенном объеме (сила КВ на рис. 2.1). К таким силам относятся силы тяжести и сил инерции.

Для того чтобы жидкость находилась в состоянии равновесия (покоя), необходимо, чтобы силы, действующие в точках ее граничной поверхности, были направлены под углом.

Рис. 2.1. Силы, действующие на жидкость в условиях равновесия.

Рис. 2.2. Действие поверхностных сил.

90° к этой поверхности. Действительно, так как жидкости сопротивляются сжимающим усилиям и в силу свойства текучести не могут сопротивляться сдвигающим усилиям, сила Л^г(рис. 2.2) должна быть направлена нормально (под углом 90°) к поверхности, ограничивающей объем жидкости и не может быть направлена под другим углом, как, например, сила Р, стремящаяся сдвинуть частицу жидкости, находящуюся в точке М (силу Р можно разложить на две составляющие ~'ЫТ).

В то же время сила N не может быть направлена от поверхности, так как реальные жидкости не сопротивляются растягивающим усилиям.