Предмет гидравлика и основные физические свойства жидкости. Основные физические свойства жидкости. Понятие об идеальной жидкости, страница 5

Мембранные манометры измеряют давление от 0,2 до 30 ат. В их конструкции используют мембрану волнообразного сечения.

Вакуумметры - приборы для измерения величины разряжения (вакуума). Принцип действия механических и жидкостных вакуумметров и описанных выше манометров одинаков.

1.2.5. Закон Паскаля и его применение

Закон Паскаля – всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в остальные ее точки без изменения.

р = р₀ + γh  - для сечения 1-1;

р + ∆р         - для второго положения

р + ∆р = р₀ + γh + ∆р                                                              (20)

Простейшие гидравлические машины используют способность жидкости передавать изменение внешнего давления во все точки занятого ею пространства. Одной из таких машин является гидравлический пресс.

Гидравлический пресс используется для создания больших усилий (рис. 1.18.).

Имеем два сообщающихся сосуда с площадями ω и Ω. Если на поверхность жидкости с помощью малого поршня передать силу Р₁, то в каждой точке покоящейся жидкости возникнет добавочное давление: ∆р =.

Это давление передается и на все точки большого поршня. Если пренебречь весом жидкости, то сила Р на большом поршне будет равна:

Р =    или    Р = Р₁ (.                                               (21)

Отношение  - называется передаточным числом.

Для увеличения выигрыша в силе пользуются рычагом и тогда: 

Р₁ = Р₀                                                                                  (22)                              где:    Р₀ – сила, приложенная к рычагу.

Подставив выражение (22) в (21) получаем формулу для определения силы Р, сжимающей груз:

Р = Р₀                                                                         (23)

где:    η - к.п.д. пресса (η = 0,75 – 0,85).

Рис. 1.18. Схема гидропресса.

1.2.6. Давление жидкости на плоские поверхности

Давление жидкости на плоские горизонтальные поверхности.

Все точки горизонтальной плоскости испытывают одинаковое давление со стороны жидкости, находящейся в покое, ввиду одинаковой глубины их погружения (рис. 1.19.).

При р₀ = р_ат – сосуд открыт (действуют только манометрические силы давления) получаем:

р_а = γh_a

р_б  = γh_б

р_с = γh_c

Тогда сила давления на площадку ω  в точке С равна:

Р = γh_cω.

Суммарная сила давления на всю площадь Ω равна:

Р = γh∙Ω.                                                                                  (24)

Если сосуд закрыт, то  тогда:

Р = γhΩ + р₀Ω или

Р =(р₀  + γh)Ω                                                                           (25)

Из выражения (24) следует, что суммарная сила давления жидкости на горизонтальную поверхность равна давлению над свободной поверхностью жидкости и весу столба жидкости, расположенного над рассматриваемой поверхностью.

Гидростатический парадокс.

Имеем четыре сосуда различной формы, но с одинаковыми площадями оснований Ω и высотой заполнения Н (рис. 1.20.). Необходимо определить силу суммарного гидростатического давления на дно сосудов.

Согласно  выражения (24) Р = γh∙ Ω, при Ω = ω получаем:

Р_А = ωγН;     Р_Б = ωγН;      Р_В = ωγН;      Р_Г = ωγН.

Т.е. давление на все точки дна одинаково (закон Паскаля).

Тогда получаем, что сила суммарного гидростатического давления на дно сосуда не зависит от формы сосуда, а зависит от глубины погружения и площади дна.

Рис. 1.20. К гидростатическому парадоксу: Ω - площадь основания сосуда, Н – высота уровня жидкости.

Давление жидкости на наклонную поверхность

Рассмотрим давление жидкости на плоскую стенку (рис. 1.21), наклоненную к горизонту под углом α. Для определения силы давления на горизонтальную площадку  ω, достаточно было найти гидростатическое давление р в любой точке площади и распределить это давление на всю площадь.

Иное положение здесь, т.к. различные точки площади находятся на различных глубинах, испытывая различное давление.

Расположим оси и рассмотрим элементарную площадку, погруженную на глубину h. Сила полного гидростатического давления на эту площадку равна: