Параллельное соединение гидравлических систем
Параллельное соединение гидравлических систем — это соединение нескольких ветвей с общей жидкостью, при котором давление в точках одного горизонтального уровня одинаково. Поэтому в покоящейся жидкости уровни устанавливаются так, чтобы гидростатические давления уравновесились.
В основе явления лежит закон Паскаля: давление, созданное внешней силой в жидкости, передаётся без изменения во все стороны. Если ветви соединены внизу и жидкость находится в покое, действует правило сообщающихся сосудов. Для одной и той же жидкости свободные поверхности в открытых сосудах устанавливаются на одной высоте.
Здесь \(p_0\) — давление на свободной поверхности, \(\rho\) — плотность жидкости, \(g\) — ускорение свободного падения, \(h\) — глубина. Если сравниваются точки на одной горизонтали, то при одинаковой жидкости их давления равны. Для разных жидкостей условие равновесия имеет вид \(\rho_1gh_1=\rho_2gh_2\), если давление над поверхностями одинаково.
Сила давления \(F\) на поршень площадью \(S\) зависит от давления и площади. Поэтому при одинаковом давлении больший поршень испытывает большую силу. Это используется в гидравлических подъёмниках и прессах.
Два открытых сосуда соединены трубкой и заполнены водой. После прекращения движения вода устанавливается на одинаковом уровне в обоих сосудах, даже если их формы и площади различны. Если давление в одном сосуде увеличить поршнем, жидкость начнёт перемещаться в другую ветвь до нового равновесия.
Одинаковое давление не означает одинаковую силу: сила зависит ещё и от площади поверхности по формуле \(F=pS\). Также равенство уровней относится к одной жидкости и одинаковому давлению над её поверхностями; для разных жидкостей уровни могут быть разными.
В двух открытых сообщающихся сосудах находится одна и та же жидкость. Что произойдёт после установления равновесия?
Главное
- В соединённых гидравлических системах в покое давление на одной горизонтали одинаково.
- Для одной жидкости в открытых сообщающихся сосудах уровни выравниваются.
- Сила давления определяется не только давлением, но и площадью: \(F=pS\).