Что такое гидростатическое давление воды?

Парадокс гидростатического характера и связь с законом Паскаля

Гидростатическое давление и его свойства могут изменяться, что связано с попытками произведения вычислений силы д-ния в определенных обстоятельствах. Сложнее производить вычисления, если необходимо узнать силу давления, оказываемую на негоризонтальные стены сосуда. Причиной давления здесь выступает вес жидкостного столба с бесконечно малой частицей в основании, которая рассматривается на поверхности. Высота выступает вертикальным расстоянием всех таких частиц от свободной жидкостной поверхности. Эти расстояния не будут постоянными для боковых стен. Здесь необходимо использовать, при суммировании боковых стенок, правила интегральных исчислений, давления упирающегося на любые элементы, находящиеся в горизонтальном положении. С учетом всего вышесказанного получаем правило, при котором давление тяжелых жидкостей на любую плоскую стену соответствует весу жидкостного столба, имеющего в качестве основания площадь данной стены, а высота является вертикальным расстоянием ее центра тяжести, удаленного от жидкостной поверхности свободного типа. Из этого следует, что давление на дно сосуда зависит лишь от размера его поверхности, высоты жидкостного уровня, налитого в сам сосуд, и от показателя плотности, а вот форма сосуда не влияет на давление. Такое явление называют гидростатическим парадоксом.

Этот парадокс был доказан Паскалем в опытах с сосудами, расширяющимися кверху и книзу. В первом сосуде избыточный вес жидкостей поддерживали боковые стены, и передавался он при помощи стен, не действуя при этом на дно. А во втором сосуде давление действовало на боковые стены по направлению от низа к верху, и, как результат, облегчало вес на величину, равную недостатку жидкости.

Механика сплошной среды

Гидростатическая ось в системе координат Хайт-Вестергаарда – это умноженное на среднее напряжение в 3D :3{\ displaystyle {\ sqrt {3}}}ξзнак равно-3п{\ displaystyle \ xi = – {\ sqrt {3}} \, p}

В каждой точке (будь то в жидкости, твердом теле или в вакууме) существует

σзнак равно(σ11σ12-еσ13-еσ21 годσ22-еσ23σ31 годσ32σ33),{\ displaystyle {\ boldsymbol {\ sigma}} = {\ begin {pmatrix} \ sigma _ {11} & \ sigma _ {12} & \ sigma _ {13} \\\ sigma _ {21} & \ sigma _ {22} & \ sigma _ {23} \\\ sigma _ {31} & \ sigma _ {32} & \ sigma _ {33} \ end {pmatrix}} \ ,,}

он состоит из гидростатической части

σЧАСуdрОзнак равно-пЯ.знак равно(-п-п-п),{\ displaystyle {\ boldsymbol {\ sigma}} _ {\ mathrm {hydro}} = – p \, {\ boldsymbol {I}} = {\ begin {pmatrix} -p & 0 & 0 \\ 0 & -p & 0 \\ 0 & 0 & -p \ end {pmatrix}} \ ,,}

с гидростатическим давлением
и девиаторной частью
.
пзнак равноσ11+σ22-е+σ333{\ displaystyle p = {\ frac {\ sigma _ {11} + \ sigma _ {22} + \ sigma _ {33}} {3}}}σdеvзнак равноσ-σЧАСуdрО{\ displaystyle {\ boldsymbol {\ sigma}} _ {\ mathrm {dev}} = {\ boldsymbol {\ sigma}} – {\ boldsymbol {\ sigma}} _ {\ mathrm {hydro}}}

В случае изотропных (= независимых от направления) материалов площадь разрушения обычно указывается как функция гидростатической и девиаторной составляющих (например, напряжения Мизеса или критерия разрушения Друкера-Праги ); система координат Хайт-Вестергарда – это часто используется для этого , где гидростатическая ось представляет собой линию, а отклоняющаяся плоскость охватывает трехмерное пространство основных напряжений ортонально к ней.

Формула гидростатического давления

Гидростатическое давление не зависит от веса воды, площади поверхности воды или формы емкости с водой. Гидростатическое давление давит во всех направлениях. Единица измерения давления – ньютоны на квадратный метр (Н / м2) или Паскаль (Па).

Формула гидростатического давления:

Ph = ρgh

• P _h = гидростатическое давление (Н / м2 или Па) >> 1 атм = 1 Па
• ρ = плотность (км / м3)
• g = Сила тяжести (м / с2)
• h = глубина объекта от поверхности жидкости (м)
• P _h = ρgh + P
• п = Внешнее давление воздуха (1 атм или 76 см рт. Ст.)

Чем больше расстояние между точкой измерения и поверхностью воды, тем больше гидростатическое давление в этой точке. Это можно увидеть на изображении ниже, где чем выше уровень воды, тем выше гидростатическое давление на дне сосуда.

В результате вода будет брызгать дальше в сосуд с правой стороны, потому что давление выше, чем в сосуде с левой стороны.

Приведенная выше формула для гидростатического давления используется для определения значения гидростатического давления в закрытом сосуде (например: давление в определенной точке воды в закрытой бутылке, резервуаре для воды или закрытой бочке с водой).

Чтобы рассчитать общее давление в точке ниже поверхности воды на открытых участках, таких как озера и моря, а также во всех открытых контейнерах / контейнерах, необходимо добавить в расчет величину атмосферного давления.

Таким образом, общее гидростатическое давление в открытых условиях равно гидростатическому давлению воды в этой точке плюс величина давления, действующего на поверхность воды, которое определяется следующим образом:

Где P _атм – атмосферное давление (атмосферное давление на уровне моря P _атм = 1,01 × 105 Па)

Как узнать мощность: пошаговая инструкция

Наиболее точным способом определить давление водопровода может стать встроенный манометр, — его устанавливают на входе во внутреннюю сеть сразу после запорной арматуры с фильтром.

Если такое оборудование не установлено, то можно изготовить переносной его аналог самостоятельно.

Для того понадобится:

• манометр до 6 атмосфер;
• резьбовой удлинитель;
• переходник (при необходимости);
• фумлента;
• разводной ключ.

Порядок работ:

1. К манометру присоединяют резьбовой удлинитель, на который крепят переходник (при необходимости). Для точности производимых измерений с помощью фумленты достигают герметичности соединений.
2. От с шланга душа отсоединяют лейку и прикручивают подготовленный ранее манометр, — соединение герметизируют фумлентой.
3. Полностью открывают кран-буксу душа и снимают показания с манометра.

Этот способ является наиболее точным, однако если требуется срочно узнать давление, а манометра под рукой нет, то можно применить другой, правда, менее точный метод: определение давления по расходу воды.

Порядок проведения измерений:

1. 3-литровую емкость подставляют под предварительно открытый на полную мощность кран.
2. Одновременно с этим засекают время на секундомере и фиксируют: за сколько наполнится емкость.
3. Полученное время сверяют с табличными данными и устанавливают давление.

Таблица: зависимость давления от расхода воды:

В видео наглядно показано, как можно измерить давление воды самостоятельно:

Причины перепадов давления

При разных условиях параметры теплоносителя могут меняться в большую или меньшую сторону. Причины падения нагрузки в системе:

• Утечка воды. По мере уменьшения объема жидкости снижается нагрузка на внутренние стенки коммуникаций. При существенной утечке даже более сильный нагрев теплоносителя не обеспечит требуемый результат. Чаще всего обнаруживается нарушение герметичности расширительного бачка. В этом случае сложно обнаружить причину перепада нагрузки в системе, т. к. при появлении течи из мембраны бака вода остается внутри емкости. Предположить утечку можно по снижению интенсивности прогрева помещения, если при этом параметры теплоносителя и оборудования не менялись.
• Другие участки, где высока вероятность нарушения герметичности: теплообменник котла (предохранительный клапан), микроповреждения труб, оборудования, чаще теплоноситель вытекает на участках, пораженных коррозией.
• Выделение воздуха из горячей воды. Чтобы избежать подобных неприятностей, жидкость должна проходить деаэрацию перед заполнением труб.
• Если в системе установлены алюминиевые батареи, то на начальном этапе их эксплуатации некоторый объем воды преобразуется: при этом выделяются составные компоненты (водород, кислород). При контакте с металлом кислород способствует появлению окисной пленки. Водород не накапливается внутри, а выводится посредством воздухоотводчика. По мере окисления внутренней поверхности радиаторов из алюминия придется периодически увеличивать объем теплоносителя, что позволяет обеспечивать требуемый уровень давления внутри системы.

Рост нагрузки на стенки труб и оборудования увеличивается в ряде случаев:

• уменьшение просвета коммуникаций, что может быть вызвано засором;
• воздушная пробка, что препятствует прохождению теплоносителя по трубам;
• существенное увеличение температуры горячей воды, при закипании давление возрастает многократно.

У вас отключен JavaScript.

1. В Техническом регламенте Таможенного союза 032/2013 «О безопасности оборудования, работающего под избыточным давлением» содержатся следующие определения «рабочего» и «расчётного» давления:

«давление рабочее» — максимальное избыточное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса;

«давление расчетное» — давление, на которое производится расчет на прочность оборудования;».

Аналогичные определения «рабочему» и «расчётному» давлению, но в более расширенном виде, приведены в ГОСТ 34233.1-2017 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования»:

«6.1 Под рабочим давлением для сосуда и аппарата следует понимать максимальное внутреннее избыточное или наружное давление, возникающее при нормальном протекании рабочего процесса, без учета гидростатического давления среды и допустимого кратковременного повышения давления во время действия предохранительного клапана или других предохранительных устройств.

6.2 Под расчетным давлением в рабочих условиях следует понимать давление, на которое проводят расчет на прочность.

Расчетное давление для сосуда или аппарата принимают (назначают), как правило, равным рабочему давлению или выше.

При назначении расчетного давления необходимо учитывать нестабильность перерабатываемых сред и технологического процесса.

Необходимость превышения расчетного давления над рабочим определяют с учетом назначения сосуда или аппарата, условий его эксплуатации и наличия предохранительных устройств.

Если на сосуде или подводящем трубопроводе к сосуду установлено предохранительное устройство, ограничивающее давление в сосуде, то при определении расчетного давления не учитывают кратковременное превышение рабочего давления в пределах 10%.

Если в сосуде или аппарате имеется два или более герметично разделенных пространств, значения расчетного давления назначаются для каждого из пространств в отдельности.

При проектировании сосуда или изменении параметров эксплуатации при реконструкции расчетное давление для сосуда или аппарата должно либо задаваться заказчиком, либо определяться организацией, выполняющей расчет сосуда.

В случае, если сосуд или аппарат работает в двух или более режимах, расчетное давление назначается для каждого режима в отдельности».

2. Согласно пункта 1 ГОСТ 14202-69 «Трубопроводы промышленных предприятий. Опознавательная окраска, предупреждающие знаки и маркировочные щитки», опознавательная окраска предназначена для «быстрого определения содержимого трубопроводов и облегчения управления производственными процессами, а также обеспечения безопасности труда», то есть необходима в режиме повседневной эксплуатации трубопровода.

3. Вышеизложенное подтверждается и в пункте 14 ГОСТ 14202-69, который гласит:

«14. По степени опасности для жизни и здоровья людей или эксплуатации предприятия вещества, транспортируемые по трубопроводам (в режиме повседневной эксплуатации — прим.), должны подразделяться на три группы, обозначаемые соответствующим количеством предупреждающих колец в соответствии с таблицей 3».

Учитывая изложенное, в соответствующих графах таблицы 3 ГОСТ 14202-69 указаны значения рабочего давления и рабочей температуры.

Ответ на вопрос № 2

Примечание к таблице 3 ГОСТ 14202-69 гласит:

«Примечание. Для веществ, опасных по свойствам или сочетанию свойств, не вошедших в данную таблицу, группы опасности должны устанавливаться по согласованию с органами Госгортехнадзора (в настоящее время — Ростехнадзора – прим.)».

Несколько слов о кавитационном режиме насосов

При достижении определенных условий в насосах может возникать кавитация — явление, которое создается при снижении гидростатического давления и характеризуется появлением пузырьков газа в движущейся жидкости. В зоне, где гидростатическое давление повышается, пузырьки схлопываются.

В случае с лопастными насосами кавитацию чаще всего можно наблюдать в зоне потока максимальной скорости — вблизи входной кромки на лопатке рабочего колеса. Там, где пузырек схлопывается, резко увеличивается давление — если в момент схлопывания пузырек пара находится на поверхности лопатки или рабочего колеса, то удар воздействует на эту поверхность, что рано или поздно приведет к эрозии металла. Разрушение рабочих элементов лопастных насосов — самое опасное следствие кавитации. Кроме того, кавитация вызывает резкий шум техники, треск, вибрацию, может сопровождаться падением мощности, напора, подачи и КПД.

Сегодня не существует материалов, которые имели бы абсолютную устойчивость к кавитационным разрушениям, поэтому нельзя допускать работу насосов в кавитационном режиме. Основное средство по предупреждению кавитации — регулирование давления во всасывающем трубопроводе. Оптимальные параметры определяются высотой всасывания жидкости во время функционирования насоса.

Чтобы определить критический кавитационный запас, при производстве насоса проводят кавитационные испытания. В результате каждый режим работы насосного оборудования получает кавитационную характеристику, определяемую зависимостью мощности и напора насоса от кавитационного запаса. #ФОРМА

Гравитационное давление в звездах

Звезды в балансе

Гравитационное давление в звездах – это частный случай гидростатического давления, которое возникает из-за силы тяжести, сжимающей звезду . Напротив, z. Б. Давление излучения как сила расширения звезды. В случае стабильной звезды существует баланс всех сил, и звезда имеет стабильную форму. Это примерно в состояние звезд на главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рассела .

Примеры звезд в дисбалансе

В случае сжимающихся появляющихся звезд гравитационное давление перевешивает сумму всех сил, которые создают противодавление. Примерами противодавления являются кинетическое давление газа самого газа и, когда начинается реакция синтеза, давление излучения, вызванное всеми видами излучения. Это изменяет гидростатическое давление внутри появляющейся звезды.

В некоторых классах переменных звезд происходят периодические или временные изменения плотности звезды, которые изменяют количество вещества звезды внутри или вне сферы с фиксированным радиусом, а вместе с ним и гидростатическое давление на заданном радиусе от центра звезды.

Из-за звездного ветра звезды неуклонно теряют массу по сравнению с окружающей средой. Это также изменяет гидростатическое давление. Однако для звезд главной последовательности это изменение происходит очень медленно.

На более звездной жизни также происходят изменения в структуре звезды, которые влияют на гидростатическое давление в звезде.

Свойства

В каждой статичной жидкой среде всегда присутствует напряжение сжатия. К примеру, вода, размещенная в условном баке, станет давить на его стенки и дно. А если погрузить в воду какой-либо предмет, то можно с уверенностью сказать, что этот предмет окажется под воздействием силовой нагрузки.

К основным свойствам гидростатического давления относят три закономерности:

1. ГДВ всегда направлено перпендикулярно той площадке, на которую оно оказывает действие. Стенки емкостей бывают вертикальными, бывают наклонными. На направление действия силы это совершенно не влияет. Давление внутри емкости все равно будет направлено под углом 90° к стенкам.
2. В любой точке жидкости величина ГДВ неизменна по всем направлениям. Свойство №2 объясняется молекулярным строением воды. Частицы в жидкостях довольно свободны, и способны легко перемещаться относительно друг друга. У твердых материалов молекулы собраны в кристаллические решетки, поэтому их форма неизменна.

   Из этого обстоятельства следует, что когда давление распространяется на конкретный объем воды, в котором молекулы не имеют прочных связей, то оно одинаково действует во все стороны. При этом сила этого давления имеет одну и ту же величину.

3. ГДВ в некоторой точке будет зависеть от ее месторасположения в пространстве. Это свойство очевидно. Вполне понятно, что чем глубже тело опустится в жидкую среду, тем больше окажется показатель ГДВ. И, наоборот, при незначительном погружении, ГДВ будет маленьким.

Конструкции, требующие гидростатического давления

-Стены плотины: хотя сила одинакова для всех точек плоского дна, на вертикальной стене она растет с увеличением глубины, поэтому подпорные стенки у основания шире, чем вверху.

-На стенках и дне бассейна.

-В звездах, подобных нашему Солнцу, где гидростатическое давление уравновешивает силу тяжести и поддерживает движение звезды. Когда этот баланс нарушается, звезда коллапсирует и претерпевает резкие изменения в своей структуре.

-Баки для хранения жидкости, рассчитанные на сопротивление гидростатическому давлению. Не только стены, но и ворота, облегчающие заливку и извлечение. При его конструкции учитывается, является ли жидкость агрессивной, а также давление и сила, которые она оказывает, в зависимости от ее плотности.

-Шины и баллоны, которые накачаны таким образом, что выдерживают давление жидкости (газа или жидкости) без разрывов.

– Любое погруженное тело, которое испытывает вертикальный толчок вверх или «облегчение» своего веса из-за гидростатического давления, оказываемого жидкостью. Это известно как Принцип архимеда.

Общее представление о гидростатическом давлении

Гидростатическое давление – это сила давления водного столба над определенным, условно обозначенным уровнем. Полная удобная подвижность частиц капель жидкости или газа позволяет, находясь в состоянии покоя, передать равносильно давление по всем направлениям. Таким образом, давление воздействует на любую часть плоскостей, что ограничивают жидкость, при использовании силы P, которая по своей характеристике пропорциональна размеру данной поверхности либо направлена по нормали в ее сторону. Гидростатическим давлением называют отношение между Pw, иначе говоря, это давление, создаваемое р на поверхности, равной единице.

В итоге мы получаем довольно легкое уравнение P = pw, которое позволяет точно вычислять давление на конкретную поверхность чего-либо, например сосуда, газа или жидкостных капель, что находятся в условиях, создающих очень малое давление в сравнении с тем, что передается снаружи. К этому аспекту явлений можно отнести практически любые случаи газового давления и расчетов давления воды, находящейся в гидравлическом прессе или аккумуляторе.

Блез Паскаль открыл и описал это жидкостное свойство в 1653-м, однако Симон Стевин знал и использовал это понятие немного раньше.

Как рассчитать стенки трубы по давлению

Точный расчёт данного показателя стальных труб, которые работают под воздействием избыточного внутреннего давления, включает два этапа. Сначала вычисляется так называемая расчётная толщина стенки. Затем к полученному числу прибавляется толщина износа от коррозии.

Расчет давления необходим для подбора толщины стенок трубы

Таким образом, обобщённая формула для расчёта толщины стенок выглядит следующим образом:

где: Т – искомый параметр – толщина стенок; РТС – расчётная толщина стенок; ПК — прибавка на коррозионный износ.

Расчётную толщину стенки в зависимости от давления вычисляем по следующей формуле:

где: ВИД – внутреннее избыточное давление; Днар. – наружный диаметр трубы; ДР — допустимое напряжение на разрыв; КПШ – коэффициент прочности шва. Его значение зависит от технологии изготовления труб. На завершающем этапе расчета стенки трубы по давлению прибавляем к РТС значение параметра ПК. Берётся оно из справочника.

Измерительные приборы

Можно сэкономить время на расчётах, воспользовавшись специальными приборами, функционирующими путём определения давления в соответствующей среде, что схоже с манометром. Их отличия между собой заключаются в инструкции по эксплуатации, сфере использования, точности, области применения.

Чтобы определить АД, понадобится манометр типа барометра. Для определения разряжения (Па меньше атмосферного) понадобится иная разновидность аппарата — вакуумметр. У человека показатель определяется с помощью сфигмоманометра. Большинство пациентов называют такое оборудование неинвазивным тонометром.

Подобные приборы классифицируются на следующие подвиды:

• ртутные механические;
• полуавтоматические;
• автоматические цифровые.

Их погрешность зависит от материалов, используемых в процессе производства и области измерения. Некоторые устройства одновременно измеряют давление и пульс. Они работают автоматически от батареек. За счёт наличия цифрового табло легко узнать результат. Более точными считаются механические.

Чтобы определить Р, понадобится надеть манжет на правую руку больного. Зажав механизм, производится накачка груши. Максимальный и минимальный пределы начинаются с появления, а затем с исчезновения характерного стука. Постепенно механизм ослабляется. Для получения точных данных потребуется опыт работы с механическим тонометром и внимательность. Если наблюдаются колебания давления в воздухе, понадобится дифнамометр либо манометр.

Формулы расчета

Для описания процессов в гидравлических прессах или любых других системах, в которых давление собственно жидкостей ничтожно мало по сравнению с передаваемым им извне, используется формула закона Паскаля:

\(р = \frac{F}{S}.\)

F — сила, с которой происходит воздействие на поверхности сосуда, S — площадь этой поверхности.

В учебных задачах обычно опускают такой параметр, как атмосферное давление, и используют для расчетов формулу:

\(р = \rho\times g\times h.\)

Можно вывести эту формулу для сосудов, имеющих форму прямой призмы или цилиндра, из закона Паскаля.

\(m = \rho\times V = \rho\times S\times h\)

Вес \(Р = g \times m = g\times \rho\times S\times h.\)

Вес столба, давящего на дно сосуда, равен силе, и тогда:

\(р = \frac{Р}{S} = g\times \rho\times S\times \frac{h}{S} = g\times \rho\times h.\)

Гидростатика: немного теории

Равновесие жидкостей – очень важный раздел. Например, если вы выпили много пива, просто необходимо, чтобы оно находилось в равновесии. Но шутки в сторону! Какие фундаментальные понятия нужно знать, чтобы решать задачи по гидростатике? 

Давление и плотность

Давление столба жидкости называют гидростатическим, а измеряется оно в Паскалях. Гидростатическое давление столба жидкости высотой h на дно сосуда рассчитывается по формуле:

Греческое «ро» – плотность жидкости. Плотность измеряется в килограммах на кубический метр и равна отношению массы тела к его объему.

Жидкость – изотропная среда. Это значит, что ее свойства одинаковы в любой ее точке.

Закон Паскаля и основное уравнение гидростатики

Это и есть закон Паскаля. Согласно ему, давление жидкости зависит только от плотности жидкости и высоты ее столба. На глубине h жидкость оказывает одинаковое давление как на дно, так и на стенки сосуда.

В данном случае р нулевое – давление столба воздуха (атмосферы), которое действует на жидкость.

В своей другой формулировке основное уравнение гидростатики показывает, что гидростатический напор является постоянной величиной для всего объема неподвижной жидкости. Здесь мы не будем останавливаться на этом понятии, так как оно изучается в курсе гидравлики.

Закон Архимеда и условия плавания тел

Закон Архимеда – еще одна важнейшая часть гидростатики. Он гласит:

Тело плавает, если выталкивающая сила Архимеда больше действующей на него силы тяжести. Это же условие можно переписать, используя понятие плотности: тело будет плавать, если плотность жидкости больше, чем плотность тела.

Подробнее о законе Архимеда и фактах из жизни этого выдающегося античного инженера читайте в нашем отдельном материале.

Что это такое?

В сосуде, заполненном водой, на дно давит сила, равная весу столба жидкости. Это вызванное силой тяжести давление называется гидростатическим. Оно определяется отношением силы к площади, то есть его физический смысл – это сила, действующая на единицу площади (см2).

Законы гидростатики описал Блез Паскаль. В 1648 г. он удивил горожан опытом, демонстрирующим свойства воды. Вставив в бочку, заполненную водой, длинную узкую трубку, он налил в нее несколько кружек воды, и бочку разорвало.

Согласно закону Паскаля, приложенное к H2O усилие распространяется равномерно во всем объеме. Это объясняется тем, что вода почти не сжимается. В гидравлических прессах используют это свойство.

Плотность воды все же растет при высоком давлении. Это учитывается при расчетах конструкций глубоководных аппаратов.

Несжимаемые жидкости в однородном гравитационном поле.

Закон паскаля

Давление увеличивается с глубиной воды. В дополнение к гидростатическому давлению существует еще и давление воздуха на поверхность воды. Необходимо различные масштабы на : давление в водяном столбе повышается намного быстрее, чем в воздушном столбе .

Гидростатическое давление на дно во всех трех емкостях одинаковое, несмотря на разный объем заполнения.

Гидростатическое давление для жидкостей с постоянной плотностью в однородном гравитационном поле (=  несжимаемые жидкости , особенно жидкости ) рассчитывается в соответствии с законом Паскаля (или Паскаля ) (названным в честь Блеза Паскаля ):

п(ЧАС)знак равноρграммЧАС+п{\ displaystyle p (h) = \ rho gh + p_ {0}}

Обозначения формул :

ρ{\ displaystyle \ rho}= Плотность [для воды : ≈ 1000 кг / м³]ρ{\ displaystyle \ rho}

грамм{\ displaystyle g}= Ускорение свободного падения [для Германии: ≈ 9,81 м / с²]грамм{\ displaystyle g}

ЧАС{\ displaystyle h}= Высота уровня жидкости над рассматриваемой точкой

п{\ displaystyle p_ {0}}= Давление воздуха на поверхности жидкости

п(ЧАС){\ displaystyle p (h)} = гидростатическое давление как функция высоты уровня жидкости.

единицы измерения

В физических единицах для гидростатического давления являются:

• международная единица СИ

  Паскаль (Па): 1 Па = 1 Н / м²;

• также в Германии и Австрии “юридическая единица”

  Бар (бар): 1 бар = 100 000 Па или Н / м² (= 100  кПа )

Для описания гидростатического давления иногда используется старая единица измерения, не соответствующая системе СИ , метр водяного столба (мВС).

Пример гидростатического парадокса

Толщина воды , однородная температура воды: 3,98 ° C, высота: 50 метров:
1000 кг / м³ × 9,81 м / с² × 50 м ≈ 490 500 Н / м² ≈ 4,90 бар перепад давления в атмосфере

Плотность воды при температуре 20 ° C составляет 998,203 кг / м³. Гидростатическое давление минимально изменяется до

998,203 кг / м³ × 9,81 м / с² × 50 м ≈ 489 618,57 Н / м² ≈ 4,90 бар

Гидростатическое давление не зависит от формы сосуда; критичным для давления является высота жидкости – или уровень жидкости и плотность которого (в зависимости от температуры), а не абсолютное количество жидкости в сосуде. Это явление стало известно как гидростатический парадокс (или парадокс Паскаля ) .

Общее давление (абсолютное давление)

Для полного описания давления в несжимаемой жидкости в состоянии покоя необходимо добавить давление окружающей среды. Например, давление воды, действующее на дайвера, складывается из давления воздуха, действующего на поверхность воды и, таким образом, все еще действующего на дайвера, и разницы гидростатического давления из-за глубины воды.

Сила, действующая на дно сосуда, заполненного водой, создается только перепадом давления, поскольку давление воздуха также действует снизу. Парадокс в этом контексте заключается в том, что сила все равно увеличивается с площадью пола, если уровень заполнения остается прежним.

Это важно для дайверов , чтобы знать , какое давление их тела газы ( азот ) подвергаются для того , чтобы избежать водолазного болезни .

Батискафа должна выдерживать особенно высокое гидростатическое давление.

Водонапорные башни используют гидростатическое давление для создания давления в трубопроводе, необходимого для снабжения конечных пользователей.
В гидрогеологии , согласно закону Дарси, поток между двумя точками может быть установлен только в том случае, если разность давлений отличается от разницы гидростатических давлений в этих двух точках.

Сифон представляет собой устройство или устройство , с помощью которого жидкость может быть передана из контейнера через край контейнера с нижним контейнером или опорожняется в открытом , не наклонив контейнер снова и без отверстия или выпускного отверстия под уровнем жидкости.