Гидравлическое равновесие
Гидравлическое равновесие — это состояние покоя жидкости, в котором давление передаётся во все стороны, а в соединённых сосудах уровни однородной жидкости устанавливаются на одной высоте.
Давление в покоящейся жидкости
Если на жидкость действует дополнительное давление, например поршень нажимает на её поверхность, это давление без уменьшения передаётся каждой части жидкости и стенкам сосуда. В одной и той же горизонтальной плоскости однородной покоящейся жидкости давление одинаково. С увеличением глубины давление возрастает из-за веса вышележащего столба жидкости.
Здесь \(p_0\) — давление на свободной поверхности, \(\rho gh\) — гидростатическая добавка. Если сравниваются точки на одной глубине и в одной связной жидкости, их давления равны.
Соединённые сосуды
В соединённых сосудах однородная жидкость при открытых и сообщающихся с атмосферой поверхностях устанавливается на одном уровне. Иначе возникла бы разность давлений у основания, и жидкость продолжала бы перетекать до выравнивания.
В U-образную трубку налили воду. После прекращения движения свободные поверхности воды находятся на одной высоте, даже если колена трубки имеют разную форму. В точках на одном горизонтальном уровне давление одинаково.
Равные уровни относятся к одной и той же однородной жидкости при одинаковом внешнем давлении. Если в сообщающихся сосудах находятся разные несмешивающиеся жидкости, их уровни не обязаны совпадать: сравнивают давления на одном уровне с учётом плотностей.
Что произойдёт с уровнями воды в открытых сообщающихся сосудах после прекращения движения?
Главное
- Гидравлическое равновесие означает отсутствие движения жидкости и выполнение условий равенства давлений.
- Внешнее давление передаётся во все стороны, а давление с глубиной изменяется по формуле \(p=p_0+\rho gh\).
- В открытых сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне.