Гидростатика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей.

Гидроста́тика — раздел физики сплошных сред, изучающий равновесие жидкостей, в частности, в поле тяжести.

Прежде всего, полезно сравнить гидростатику с теорией упругости, изучающей равновесие твёрдых тел. В отличие от твёрдого тела, жидкость не «держит» сдвиговые напряжения. Именно поэтому в жидкости не может существовать анизотропии напряжений, а значит вместо многокомпонентного тензора, напряжения в жидкости описываются единственной величиной — давлением. Отсюда вытекает закон Паскаля: давление, оказываемое на жидкость, передаётся жидкостью одинаково во всех направлениях.

Основной закон гидростатики для толщи жидкости — зависимость давления от глубины, который для несжимаемой жидкости в однородном поле тяжести имеет вид P = ρgh. Из этого закона следует равенство уровней в сообщающихся сосудах, а также закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила F = ρgV, где ρ — плотность жидкости, а V — объём тела, погруженного в жидкость.

Наглядно представить себе закон Архимеда можно следующим образом. Замена тела помещенного в жидкость на саму эту жидкость ничего не изменит для окружающей тело жидкости. При этом жидкость-заменитель будет невесомой, поскольку она идентична остальной жидкости и иной вес означал бы движение вверх или вниз и возможность получения энергии из ничего. А поскольку жидкость-заменитель "на воздухе" весила бы как раз столько, сколько положено по закону Архимеда, ρgV, то именно этот вес тело, погружённое в жидкость, теряет.

Форма свободной поверхности жидкости определяется комбинацией внешних сил (прежде всего, сил тяготения) и сил поверхностного натяжения. Для больших масс жидкости силы тяготения преобладают, и свободная поверхность принимает форму эквипотенциальной поверхности, а при размерах порядка или меньше сантиметра определяющими являются капиллярные силы.