Алгоритм решения задач по статике




Элементы гидростатики

На любую поверхность твердых тел, граничащая с нею жидкость (или газ) воздействует с некоторой силой давления, направленной всегда перпендикулярно этой поверхности.

Физическая величина, равная отношению действующей силы давления к площади поверхности, на которую эта сила действует, называется давлением:

(5)

В СИ за единицу давления принят паскаль (Па):

Закон Паскаля: давление создаваемое поверхностными силами, передается без изменения в каждую точку жидкости (или газа).

На основе закона Паскаля работают гидравлические машины. Основными частями гидравлической машины являются два цилиндра с поршнями, в цилиндрах под поршнями находится минеральное масло. Цилиндры соединены между собой трубкой, по которой масло может перетекать из одного цилиндра в другой. Согласно закону Паскаля давления в цилиндрах равны

где (6)

из соотношений (6) следует

(7)

Гидравлическая машина дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько раз площадь ее большого поршня больше площади малого поршня.

Вследствие притяжения к Земле жидкость оказывает давление на дно и стенки сосуда, а также на тела, находящиеся внутри нее. Давление, обусловленное весом столба жидкости, называется гидростатическим. Давление жидкости на разных высотах различно и не зависит от ориентации площадки, на которую оно производится.

Пусть жидкость находится в цилиндрическом сосуде площадью сечения S; высота столба жидкости h; тогда давление жидкости на дно сосуда:

(8)

Таким образом, давление жидкости на дно пропорционально ее плотности и высоте столба. Согласно закону Паскаля, это давление передается во все стороны одинаково, следовательно, жидкость оказывает одинаковое давление на боковые стенки сосуда и на тело, погруженное в нее и находящееся на той же глубине.

Если жидкость испытывает внешнее давление (например, давление воздуха), то давление внутри жидкости на глубине

(9)

Следствие из закона Паскаля:

1) в сообщающихся сосудах однородные жидкости устанавливаются на одном уровне(на этом основано действие шлюзов и водопровода);

2) в сообщающихся сосудах уровни жидкостей с различными плотностями неодинаковы: высоты столбов обратно пропорциональны плотностям жидкостей

(10)

Закон Архимеда: на любое тело погруженное в жидкость (или газ) действует выталкивающая сила, равная по модулю силе тяжести жидкости, вытесненной телом, и направленная вертикально вверх:

(11)

Здесь - плотность жидкости, в которую погружается тело, - ускорение свободного падения, - объем вытесненной жидкости.

Закон Архимеда может формулироваться и так: погруженное в жидкость тело теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость.

если , то тело всплывает;

если , то тело тонет;

если , то тело плавает внутри жидкости.

 

 

Алгоритм решения задач по статике

1. Сделать рисунок.

2. Указать все реальные силы, действующие на тело.

3. Записать первое условие равновесия тела (условие равновесия сил).

4. Выбрать положительное направление осей координат.

5. Записать условие равновесия сил в проекциях на эти оси. Если для решения задачи недостаточно первого условия равновесия,

6. выбираем точку, относительно которой предполагается рассматривать моменты сил.

7. Найти моменты сил относительно выбранной точки (например, из точки 0 на направление силы опускаем перпендикуляр, полученный перпендикуляр и будет плечом силы ).

8. Составить алгебраическую сумму моментов и приравнять ее к нулю.

9. Объединяя оба условия равновесия решаем уравнения относительно неизвестного.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-30 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: