Краткие теоретические сведения. Барометрическое (атмосферное) давление измеряют барометрами различных конструкций:

Барометрическое (атмосферное) давление измеряют барометрами различных конструкций:

· жидкостные (ртутные) см. рис.4.1;

· металлические с гофрированной металлической коробкой (мембраной), из которой выкачан воздух.

Избыточное давление (манометрическое) измеряют манометрами, которые бывают:

· жидкостные см. рис.4.2;

· пружинные (мембранные и трубчатые).

Вакуумметрическое давление изме-ряют пружинными вакуумметрами.

Манометрическое и вакуумметриче-ское давление измеряют мановакуум-метрами.

Перепад (разность) давлений измеряют дифференциальные манометры (дифманометры) см. рис. 4.3.

Основное уравнение гидростатики имеет вид:

p = p ₀ + ρgh, (4.1)

где р – искомое гидростатическое давление внутри жидкости, Па;

р ₀ – давление на свободной поверхности жидкости, Па;

ρ – плотность жидкости, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

h – высота столба жидкости, м.

Закон Паскаля, согласно которому, внешнее давление p ₀, приложенное к свободной поверхности жидкости в замкнутом сосуде, передается в любую точку жидкости без изменения.

4.1.Давление жидкости на плоскую стенку.

Полная сила избыточного давления жидкости Р на плоскую стенку см. рис. 4.4 равна силе тяжести столба жидкости, основанием которого служит данная стенка F, а высотой – расстояние от центра тяжести этой стенки до свободной поверхности жидкости h _с.

Другими словами, равнодействующая сила Р, вызванная давлением жидкости, равна произведению площади стенки F на величину избыточного гидро-статического давления p _c в центре тяжести стенки.

Р = ρgh _с F = p _c F, (4.2)

где Р – полная сила избыточного давления жидкости на плоскую стенку, Н;

ρ – плотность жидкости, кг/м³;

h _с – расстояние от центра тяжести стенки до свободной поверхности жидкости, м;

F – площадь стенки, м²;

p _c – избыточное гидростатическое давление в центре тяжести стенки, Па.

Направление полной силы давления нормально к плоскости стенки. Точка приложения полной силы давления жидкости на стенку называется центром давления. Ордината центра давления определяется уравнением:

у _d = у _c+ I _c / (F · у _c), (4.3)

где у _d – ордината центра давления стенки, см;

I _c – момент инерции, смоченной площади относительно ее центра тяжести, см⁴;

F – смоченная площадь стенки, см²;

у _c – расстояние от центра тяжести до линии пересечения свободной поверхности жидкости с плоскостью стенки, см.

Центр давления вследствие возрастания давления по мере увеличения глубины всегда лежит ниже центра тяжести стенки. Так, например, для прямоугольной стенки см. рис. 4.4 центр давления находиться на одной трети, а центр тяжести – на половине ее высоты от нижнего основания стенки.

Для прямоугольной площадки шириной b, наклоненной под углом φ к горизонту и имеющей верхнее ребро на поверхности жидкости, а нижнее – на глубине Н, сила давления равна:

Р = 0,5 ρ · g · H · H / sinφ, или Р = 0,5 ρ · g · H ² / sinφ, (4.4)

где H – слой жидкости, м;

φ – угол наклона к горизонту плоской стенки, град.

Рассмотрим частные случаи расположения плоской стенки в пространстве:

· при φ = 90º, т.е. длявертикальной стенки

Р = 0,5 ρ · g · H ²· b, (4.5)

· при φ = 0º, т.е. длягоризонтального дна сосуда,когда h _c = H