Что такое гидростатическое давление воды?

Гидравлика

Гидравлика — это наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей и газов, в том числе паров жидкости, то есть воды. Если строго следовать научно-техническим канонам, то гидравлика, в отличие от теоретической гидромеханики, управляет сложным и строгим математическим аппаратом («Механика жидкостей и газов»), прежде всего, является технической наукой, главной задачей которой является решение проблем на практике. По этой причине разработка практических методов расчета в гидравлике очень часто предполагает использование различных предположений и допущений, во многих случаях ограничиваясь одномерными потоками в стационарных режимах. Во многих случаях используются результаты экспериментальных данных, которые после соответствующей математической обработки используются в качестве математических уравнений для решения целого ряда аналогичных задач.

Основные физические свойства жидкостей и газов

Указания к решению задач:

Основными физическими характеристиками жидкости являются плотность, вязкость, сжимаемость, температурное расширение, испаряемость. Характеристики определяются с помощью следующих формул:

плотность

удельный вес

динамическая вязкость где — коэффициент динамической вязкости ;

кинематическая вязкость

сжимаемость характеризуется модулем объемной упругости , входящим в обобщенный закон Гука. Знак минус обусловлен тем, что при увеличении давления объем жидкости уменьшается;

температурное расширение

определяется соответствующим коэффициентом, равным относительному изменению объема, при изменении температуры на 1 °С;

испаряемость Жидкости испаряются при любой температуре при наличии свободного объема. Испарение происходит с поверхности, причем тех молекул, которые имеют повышенную в 5-10 раз энергию по сравнению со средней. С повышением внешнего давления температура кипения увеличивается, а с понижением (вакуум) — уменьшается. Зависимость давления насыщенного пара от температуры выражается уравнением Клаузиуса-Клапейрона

где — мольная энтальпия испарения (кДж/моль); — мольное изменение объема в процессе испарения, равное .

При испарении жидкости резко изменяется объем паровой фазы по сравнению с жидкой, поэтому объемом жидкости в уравнении можно пренебречь, тогда

С учетом уравнения Менделеева-Клапейрона

запишем:

Интегрировав данное выражение получим формулу Клазиуса-Клапейрона

Возможно эта страница вам будет полезна:

Предмет гидравлика

Задача №1.2

Определить плотности воды и нефти при , если известно, что 10 л воды при 4 °С имеют массу кг, а масса того же объема нефти равна кг.

Решение:

плотность воды при заданных условиях:

а плотность нефти:

Примеры задач по гидростатике

Пример 1

Задание. Маленький шарик поднимается к поверхности с постоянной скоростью равной $v$ в жидкости, плотность которой $\rho $ в $n$ раз больше, чем плотность материала, из которого изготовлен шарик (${\rho }_{sh}$) ($\frac{\rho }{{\rho }_{sh}}=n$). Каково отношение величины силы трения к силе тяжести, действующей на шарик ($\frac{F_{tr}}{mg}$)?

Решение. Сделаем рисунок.

Рассмотрим силы, действующие на шарик, равномерно движущийся в жидкости (рис.1)

В соответствии со вторым законом Ньютона, принимая во внимание, что шарик движется равномерно (его ускорение равно нулю), запишем:. \

\

Спроектируем на ось Y уравнение (1.1), получим:

\

Величина силы Архимеда равна:

\

Сила тяжести, действующая на шарик:

\

где $m={\rho }_{sh}V$, V — объем шарика.

Выразим из формулы (1.2) $F_{tr}$, примем во внимание выражения (1.3) и (1.4):

\

Получим искомое отношение $\frac{F_{tr}}{mg}$:

\

Ответ. $\frac{F_{tr}}{mg}=n-1$

   

Пример 2

Задание. Металлическое тело с полостью внутри плавает в жидкости, плотность которой равна $\rho $. Тело погружено в жидкость ровно на половину объема (рис.2). Объем тела, вместе с полостью равен $V_t$. Каков объем полости ($\Delta V$), если плотность металла равна ${\rho }_t$?

Решение. Для того, чтобы тело плавало необходимо, чтобы вес жидкости в объеме тела находящегося в ней был равен весу тела. По условию задачи тело наполовину погружено в жидкость, следовательно, вес жидкости равен:

\

Вес тела равен:

\

Следуя условию плавания тел имеем:

\

Из выражения (2.3) получим объем полости равным:

\

Ответ. $\Delta V=V_t\left(1-\frac{\rho }{{\rho }_t}\right)$

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.

Как исследуют моря и океаны

При изучении используются батискафы и батисферы. Батисфера — это стальной шар с пустотой внутри, который выдерживает очень высокое давление морских глубин. В стенку батисферы ставится иллюминатор — герметичное отверстие, закрытое прочными стеклами. Батисферу с исследователем опускают с корабля на стальном тросе до того слоя воды, который не может осветить прожектор. Благодаря этому приспособлению удавалось спуститься до 1 км. Батискафы с батисферой (укрепленной внизу большой цистерной из стали), которая заполнена бензином, может достигнуть еще большего погружения.

Поскольку плотность бензина меньше воды, подобная конструкция может перемещаться в море, словно дирижабль в воздухе. Вместо легкого газа используется бензин. При этом батискаф снабжен запасом балласта и двигателем, благодаря которому он, в отличии от батисферы, может перемещаться самостоятельно, не требуя связи с кораблем на поверхности.

Особенности измерения гидростатического давления и его свойства

Учет величины гидростатического давления может вестись разными способами. Если необходимо рассчитать полное или абсолютное гидростатическое давление, учитывающее атмосферное давление, действующее на поверхность жидкости, величина измеряется в абсолютных технических атмосферах. Но часто атмосферное давление на свободной поверхности не учитывают, определяя манометрическое или избыточное гидростатическое давление — то, которое действует сверх атмосферного. Чтобы найти манометрическое давление, нужно из абсолютного вычесть атмосферное. Измеряется избыточное давление также в технических атмосферах, но уже избыточных.

1. Гидростатическое давление воды всегда направлено к площади, на которую воздействует, по внутренней нормали. Это свойство обусловлено тем, что в покоящейся жидкости нет растягивающих и касательных усилий. И отсюда следует вывод: при изменении давления в определенной точке следует ожидать такого же изменения в любой другой точке жидкости.

2. В конкретной точке величина давления не зависит от направления — оно одинаково по всем направлениям. Другими словами, внешнее давление на свободную поверхность жидкости передается во все точки без изменений.

3. На величину давления влияет вязкость жидкости. Вязкость — свойство жидкости сопротивляться перемещению одной ее части относительно другой. Это свойство проявляется только во время движения, колебания жидкости и распределяет скорости по живому сечению потока.

Определение и основные понятия гидростатики

Определение

Раздел механики изучающий жидкости называют гидромеханикой.

Она в свою очередь делится на гидростатику и гидродинамику.

Определение

Гидростатика изучает состояния равновесия жидкостей и действие, которое оказывает жидкость на погруженные в нее тела.

Особенности жидкости, которые учитывает гидростатика:

• медленное изменение формы жидкости без изменения объема может протекать при воздействии бесконечно малой силы;
• в поле тяжести жидкость не имеет собственной формы, она принимает форму сосуда;
• поверхность жидкости в состоянии равновесия горизонтальна (перпендикулярна направлению силы тяжести) и это не зависит от формы сосуда;
• в сообщающихся сосудах жидкость одинаковой плотности находится на одном уровне.

Основной задачей гидростатики считают исследование проблемы распределения давления в жидкости и вычисления сил, действующих на тела, погруженные в вещество, зная это распределение.

Вопросы по гидростатике

Вопрос 1. Что такое гидростатический парадокс?

Ответ. Гидростатический парадокс – явление, когда вес жидкости в сосуде не совпадает с весовым давлением, которое она оказывает на стенки сосуда. Возникает в сосудах конусообразной формы.

Вопрос 2. Какие есть внесистемные единицы изменения давления:

Ответ. Внесистемные единицы давления:

• миллиметр ртутного столба;
• бар;
• атмосфера.

Вопрос 3. В условиях физических задач часто можно встретить формулировку «нормальные условия». Что этот значить?

Ответ. Это значит, что давление нужно брать равным 101325 Па (или 760 мм рт. ст.), а температуру – 0 градусов Цельсия (или 273 Кельвина).

Вопрос 4. Что такое сообщающиеся сосуды?

Ответ. Сообщающиеся сосуды – это емкости, соединенные между собой. Жидкость может свободно перетекать из одного сосуда в другой. Уровень жидкости с одной плотностью в сообщающихся сосудах всегда одинаков. Простейший пример сообщающихся сосудов: обычный чайник. Если мы нальем в него воду, уровень будет одинаковым как в носике, так и в основном объеме. Если же плотности жидкостей разные, то выше будет уровень той, у которой плотность меньше.

Вопрос 5. Что такое гидравлический пресс?

Ответ. Гидравлический пресс – устройство, в основе действия которого лежит закон Паскаля и принцип сообщающихся сосудов. Пресс состоит из двух соединённых и заполненных маслом цилиндров: узкого и широкого. При нажатии на поршень узкого цилиндра, широкий цилиндр получает во столько раз большее давление, во сколько раз площадь большего поршня больше площади меньшего поршня.

Определение гидростатического давления

Определение

Физическая величина, равная отношению нормальной силы ($F$), действующей со стороны жидкости на некоторую площадь,
на величину этой площади ($S$) называют давлением ($p$) жидкости:

\

Если несжимаемая жидкость находится в равновесии давление по горизонтали всегда одно и то же. Свободная поверхность жидкости всегда горизонтальна, за исключением места около стенок сосуда. У несжимаемой жидкости плотность не зависит от давления. Если поперечное сечение цилиндрического столба жидкости равно $S$, высота столба $h$, плотность жидкости $\rho $, тогда вес ($P$) этого столба равен:

В соответствии с (1) давление на основание столба жидкости составит величину:

Формула (3) указывает, что давление столба несжимаемой жидкости на дно сосуда зависит от высоты и плотности жидкости.
В общем случае плотность зависит от температуры жидкости. Давление, которое вычисляется при помощи формулы (3)
называют гидростатическим давлением/

Определение

И так, гидростатическим давлением называют давление столба жидкости, находящейся в состоянии равновесия, над некоторым
условно выбранным уровнем при действии силы тяжести. Гидростатическое давление определяется по формуле (3).

Давление внутри жидкости ($p$) на глубине $h$, будет складываться из давления атмосферы ($p_0$) и гидростатического давления:

Единицей измерения гидростатического давления в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (Па):

Закон Паскаля

Основным законом гидростатики считают закон Паскаля, в соответствии с которым в состоянии равновесия давление жидкости не зависит от ориентации площадки, на которую оно оказывает воздействие.

В соответствии с этим законом, давление, которое оказывают внешние силы на жидкость, передается ей одинаково по всем направлениям.

На основе закона паскаля действуют многие гидравлические устройства: прессы, гидроприводы, гидроусилители и т.д.

При нахождении несжимаемой жидкости в однородном поле тяжести гидростатическое давление ($p$) на глубине $h$ равно:

где $\rho $ — плотность жидкости; $g$ — ускорение свободного падения.

Для сжимаемой жидкости зависимость давления от высоты $h$ сложнее.

Суммарное давление в жидкости складывается из давления ($p_0$), которое внешние силы оказывают на жидкость и давления, вызванного весом столба жидкости:

Давление, определяемое выражением (2) называют гидростатическим давлением.

Примеры задач с гидростатическим давлением

Пример 1

Задание. В чем состоит суть гидростатического парадокса?

Решение. Гидростатическим парадоксом называют явление, при котором сила весового давления жидкости, находящейся в сосуде отличается от веса находящейся там жидкости. Сила давления жидкости на дно емкости равняется весу жидкости только в том случае, если сосуд имеет форму цилиндра. При такой конфигурации емкости стенки являются вертикальными, силы давления стенок на жидкость (соответственно, жидкости на стенки) направлены горизонтально, вертикальной составляющей они не имеют (рис.1).

Если сосуд имеет вверху поперечное сечение больше, чем сечение дна, то сила давления на дно меньше, чем вес жидкости. И наоборот, если сосуд с жидкостью имеет сужающееся вверху горло, то сила давления на дно сосуда больше, чем вес жидкости. Причиной возникновения гидростатического парадокса является то, что жидкость оказывает давление не только на дно сосуда, но давит и на его стенки. При этом давление на стенки сосуда, расположенные не перпендикулярно основанию имеют вертикальную составляющую. При этом в сосуде, который расширяется к верху, эта составляющая направлена вверх, а в сосуде, уменьшающем свое сечение к верху, вертикальная составляющая давления направлена вниз. Вес жидкости вычисляется как сумма всех вертикальных компонент давления жидкости по внутренней площади емкости.

   

Пример 2

Задание. Каково гидростатическое давление воды на дно сосуда с водой, если высота столба жидкости составляет $h=$0,5 м?

Решение. Гидростатическое давление на дно сосуда найдем как:

\

где $\rho =1000\ \frac{кг}{м^3}$.

Вычислим это давление:

\

Ответ. $p\approx 5000$ Па

Закон Паскаля. Гидростатическое давление

Этот закон был открыт французским ученым Б. Паскалем в 1653 г. Его иногда называют основным законом гидростатики.

Закон Паскаля можно объяснить с точки зрения молекулярного строения вещества. В твердых телах молекулы образуют кристаллическую решетку и колеблются около своих положений равновесия. В жидкостях и газах молекулы обладают относительной свободой, они могут перемещаться друг относительно друга. Именно эта особенность позволяет давление, производимое на жидкость (или газ) передавать не только в направлении действия силы, но и во всех направлениях.

Закон Паскаля нашел широкое применение в современной технике. На законе Паскаля основана работа современных суперпрессов, которые позволяют создавать давления порядка 800 МПа. Также на этом законе построена работа всей гидроавтоматики, управляющей космическими кораблями, реактивными авиалайнерами, станками с числовым программным управлением, экскаваторами, самосвалами и т.д.

Гидростатическое давление жидкости

Гидростатическое давление внутри жидкости на любой глубине не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость, и равно произведению плотности жидкости, ускорения свободного падения и глубины, на которой определяется давление:

В однородной покоящейся жидкости давления в точках, лежащих в одной горизонтальной плоскости (на одном уровне), одинаковы. Во всех случаях, приведенных на рис. 1, давление жидкости на дно сосудов одинаково.

Рис.1. Независимость гидростатического давления от формы сосуда

На данной глубине жидкость давит одинаково по всем направлениям, поэтому давление на стенку на данной глубине будет таким же, как и на горизонтальную площадку, расположенную на такой же глубине.

Полное давление в жидкости, налитой в сосуд, складывается из давления у поверхности жидкости и гидростатического давления:

Давление у поверхности жидкости часто равно атмосферному давлению.

Определение показателя

Давление в трубопроводе принято подразделять на следующие виды: рабочее, условное, пробное и расчётное. Без знания их отличий произвести расчёт перепада давления транспортируемой по инженерной коммуникации жидкости будет сложно. Соответственно, при подборе подходящих элементов водопровода хозяин столкнётся с трудностями, не позволяющими обеспечить комфортное пребывание в жилом помещении.

1. Рабочее. Это наружное или внутреннее, обязательно максимальное избыточное давление, фиксируемое при стандартных составляющих протекания процесса транспортировки воды в нормальных условиях.
2. Условное. Используют этот показатель при расчёте прочности трубопроводов (и сосудов), которые функционируют под определённым давлением при температуре воды 20˚С.
3. Пробное. Этот простой показатель измеряется во время испытания конструкции. На его основе отслеживается поведение элементов системы при изменении давления в водопроводе. Такой подход служит своего рода генеральной страховкой перед прокладыванием сети.
4. Расчётное. Под таковым подразумевается максимальное избыточное давление в полости трубопровода, продуцируемое транспортируемым по нему веществом. Следует учитывать, что воздействию подвергаются не только трубы, но и все элементы, входящие в состав инженерной коммуникации. Именно на основе расчётного давления определяется толщина стенки водопроводной трубы. От этого зависит функциональность, а также длительность эксплуатации системы и, конечно же, безопасность обитателей дома.

Напор воды в кране зависит от давления в водопроводной системе

СТАТИКА И ГИДРОСТАТИКА Теория и формулы (кратко)

Статика — раздел механики, изучаю­щий условия равновесия тел.

Условия рав­новесия  тела:

а) Поступательно движущееся тело на­ходится в состоянии равновесия (покоится или движется прямолинейно и равномерно),    если 

б) Вращающееся    тело,   имеющее   непо­движную ось вращения, находится в покое или равномерно вращается, если         М₁ + М₂ + М₃ + … + M_N = 0,  где М — момент силы —  произведение силы на её плечо.

Виды равновесия.

1. Виды равновесия тела с закрепленной осью вращения

а) если ось проходит через центр масс, то тело находится в безразличном равновесии при любом положении тела (а);

б) ось выше точки центра тяжести — ус­тойчивое равновесие (б);

в) ось ниже точки центра тяжести — неус­тойчивое равновесие( в).

1. Виды равновесия тела, имеющего точ­ку опоры:

а) если равнодействующая всех сил направлена к положению равновесия, то тело нахо­дится в устойчивом положении (рис. а);

б)    если равнодействующая всех сил направлена от положения равновесия, то тело находится в неустойчивом  равновесии (рис. б);

в)    если Σ  = 0, — равновесие безразличное (рис. в).

1. Виды равновесия тела, имеющего пло­щадь опоры.

Если вертикаль, проведенная через центр тяжести тела, пересекает площадь его опоры, то равновесие тела устойчивое. Если не пересекает, то тело падает, — равновесие не­устойчивое.

Простые механизмы и блоки

Простые механизмы — приспособления, которые служат для преобразования силы. К ним относятся:  рычаг (блок, ворот) и наклонная плоскость (клин, винт). Они применяются для получения выигрыша в силе.

F₂/F₁ – выигрыш в силе.      F₁l₁=F₂l₂ — условие равновесия рычага для двух сил.

Золотое правило механики: все простые механизмы, не дают выигрыша в работе — во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.

Гидростатика.

Давление — скалярная физическая величина, равная отношению модуля силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади её поверхности.   

Гидростатическое давление — давление, обусловленное весом столба жидкости. Манометр — прибор для измерения давления в жидкости или газа. 

p = ρ_жgh   — давление на произвольной глубине несжимаемой жидкости            

F = pS = ρ_жghS_дна  — сила давления на дно сосуда         

 На одном и том же уровне давление одинаково во всех направлениях.

Давление р на произвольной глубине h сжимаемой поршнем жидкости определяется давлением поршня и давлением столба жидкости           р = р_порш. + ρ_жgh

 Атмосферное давление – давление, которое производит воздушная оболочка Земли.

Опыт Торричелли (1634 г.) свидетельствует: атмосферное  давление  равно давлению столба ртути в трубке.

Нормальное атмосферное давление:  1 атм = 760 мм.рт.ст. = 1 01325 Па ≈ 105 Па (при 0ºС);     1 мм.рт.ст.=133,3 Па

Оно может изменяться от места к месту и во времени (циклоны и антициклоны) и убывает с увеличением высоты над уровнем моря (на каждые 12 м подъёма  оно уменьшается на 1 мм. рт. ст.).

Барометры — приборы для измерения атмосферного давления. Существуют 1) жидкостный;  2) барометр — анероид (металлический).

Закон Паскаля (1653 г.) —  жидкости и газы передают производимое на них давление во все стороны одинаково. 

 Сообщающимися называются сосуды, соединённые между собой каналом с жидкостью.

Закон Архимеда: на тело, погруженное в покоящуюся жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, направленная  вертикально верх и равная весу жидкости, вытесненной телом.

F_A =ρ_жgV_пчт                        F_A = Р_ж,выт.= m_ж,выт g,

F_A = Р_воз — Р_жид.    V_пчт – объём погруженной части тела.    ρ_ж — плотность жидкости или газа.

Условие плавания тел

а) F_A > mg, ρ_т > ρ_ж— тело всплывает;  

б) F_A < mg, ρ_т < ρ_ж — тело тонет;      

в) F_A = mg, ρ_т = ρ_ж — тело находится в равновесии на любой глубине.  

Условие плавания тела на поверхности  F_A = mg

Если тело будет плавать частично погрузившись в жидкость, то ρ_ж/ρ_т=V_т/V_пчт

На этом основано применение ареометра- прибора для определения плотности жидкости.

Статика и гидростатика. Шпаргалка

1 файл(ы) 491.16 KB

Конспект урока «Статика и гидростатика. Теория и формулы для ЕГЭ» + шпаргалка.

Еще конспекты для 10-11 классов:

Способы повышения и понижения давления воды в водопроводе

Если в водопроводе по каким-либо причинам стабильно низкое давление и организации, обслуживающие водопроводную систему, не могут или не хотят что-либо предпринимать, то выходом может стать установка в квартире специального оборудования: насосной станции. Она состоит из гидроаккумулятора, центробежного насоса, защитных реле и контрольно-измерительных приборов.

Более простой вариант – установка насоса, который принудительно закачивает воду из сети. Данный метод имеет существенный недостаток – он приводит к быстрому износу бытовых приборов и сантехники.

Как самостоятельно измерить напор воды в кране — смотрите видео:

При повышенном давлении в водопроводе для предотвращения поломок бытовой техники и оборудования давление необходимо снижать. Сделать это можно, установив на месте врезки квартирной трубы в общую систему редуктор давления.

Стоит отметить, что все работы по проведению вышеуказанных работ должны проводить только специалисты, имеющие лицензию на выполнение данных манипуляций. Лучше, если это будут работники УК, или приглашенные ими специалисты. Дело в том, что в ином случае, при какой-либо аварии в или при банальной протечке, вину за произошедшее возложат на владельца квартиры, где проводилась несанкционированная врезка приспособлений в водопроводную систему. Соответственно, материальное возмещение за причиненный ущерб придется выплачивать также владельцу этого жилья.

Горячая вода поднимется выше, холодная ниже. Еще зависит от чистоты воды, пресная или соленая, газированная или без газа, так как все эти качества влияют на плотность воды. Если плотность воды равна 1 грамм на сантиметр кубический, то столб воды в трубе поднимется на 10 метров при давлении 1 кГ на сантиметр квадратный.

Давление в «1 кг» соответствует 0,97 атмосфере, т.е. эквивалентно 97% давления столба воздуха на высоте уровня моря. В пересчете на ртуть это 760 мм. Ртуть в 13,55 раз тяжелее воды, поэтому такое же давление будет оказывать столб воды в 10,3 м, умножаем на 0,97 и получаем ровно 10 метров. Вот на такую высоту и поднимется водяной столб при давление в трубе «1 кг».

Давление измеряется в Ньютонах на квадратный метр (Н/м2) а не в кг, поэтому вопрос сформулирован не корректно и определенного ответа на него дать невозможно. Кроме того высота подъёма столба воды при определенном давлении зависит ещё от размера сопла, через которое вода вытекает. Чем меньше диаметр сопла тем на большую высоту поднимется столб воды.

Килограммы это размерность массы, вес измеряется в ньютонах, а давление либо кгс/см2, либо Н/мм2. Предположу, что это один килограмм силы на сантиметр квадратный.

Давление это плотность помноженная на ускорение свободного падение на высоту столбца и деленная на 10.

СТАТИКА И ГИДРОСТАТИКА Теория и формулы (кратко)

Условия рав­новесия  тела:

а) Поступательно движущееся тело на­ходится в состоянии равновесия (покоится или движется прямолинейно и равномерно),    если 

б) Вращающееся    тело,   имеющее   непо­движную ось вращения, находится в покое или равномерно вращается, если         М₁ + М₂ + М₃ + … + M_N = 0,  где М — момент силы —  произведение силы на её плечо.

Виды равновесия.

1. Виды равновесия тела с закрепленной осью вращения

а) если ось проходит через центр масс, то тело находится в безразличном равновесии при любом положении тела (а);

б) ось выше точки центра тяжести — ус­тойчивое равновесие (б);

в) ось ниже точки центра тяжести — неус­тойчивое равновесие( в).

1. Виды равновесия тела, имеющего точ­ку опоры:

а) если равнодействующая всех сил направлена к положению равновесия, то тело нахо­дится в устойчивом положении (рис. а);

б)    если равнодействующая всех сил направлена от положения равновесия, то тело находится в неустойчивом  равновесии (рис. б);

в)    если Σ  = 0, — равновесие безразличное (рис. в).

1. Виды равновесия тела, имеющего пло­щадь опоры.

Если вертикаль, проведенная через центр тяжести тела, пересекает площадь его опоры, то равновесие тела устойчивое. Если не пересекает, то тело падает, — равновесие не­устойчивое.

Простые механизмы и блоки

Простые механизмы — приспособления, которые служат для преобразования силы. К ним относятся:  рычаг (блок, ворот) и наклонная плоскость (клин, винт). Они применяются для получения выигрыша в силе.

F₂/F₁ – выигрыш в силе.      F₁l₁=F₂l₂ — условие равновесия рычага для двух сил.

Золотое правило механики: все простые механизмы, не дают выигрыша в работе — во сколько раз мы выигрываем в силе, во столько же раз мы проигрываем в расстоянии.