Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бутиков Е.И. -> "Физика для углубленного изучения 1. Механика" -> 141

Физика для углубленного изучения 1. Механика - Бутиков Е.И.

Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика для углубленного изучения 1. Механика — М.: Физматлит, 2004. — 350 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyauglublennogoizucheniya2004.pdf
Предыдущая << 1 .. 135 136 137 138 139 140 < 141 > 142 143 144 145 146 147 .. 149 >> Следующая


• Как явления интерференции согласуются с законом сохранения энергии?

• Почему в тех случаях, когда длина волны много меньше размеров преграды, дифракционную картину можно наблюдать только на очень больших расстояниях от преграды?

• В каком случае сдвиг частоты звуковых колебаний в эффекте Доплера проявляется сильнее: при движении источника звука или при движении приемника с такой же скоростью?

• Применимы ли формулы (7) и (8) для сдвига частоты при эффекте Доплера в случае движения источника или приемника звука со сверхзвуковой скоростью?

• Приведите известные вам примеры применения ультразвука в технике.
V. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

§ 48. Гидростатика

В гидростатике изучается равновесие жидкости и воздействие покоящейся жидкости на погруженные в нее тела. Медленное изменение формы жидкости без изменения ее объема может происходить под действием сколь угодно малой силы. В поле тяжести жидкость не обладает собственной формой, а принимает форму сосуда. Поверхность покоящейся жидкости перпендикулярна направлению силы тяжести (горизонтальна) независимо от формы сосуда. В сообщающихся сосудах однородная по плотности жидкость устанавливается на одном уровне (рис. 211).

Закон Паскаля. Давлением р в жидкости называется отношение модуля силы F, действующей перпендикулярно выделенной площадке, к ее площади S:

Р = f (1)

Давление — скалярная величина. Давление в жидкости не зависит от ориентации выделенной площадки. Согласно закону Паскаля оказываемое внешними силами давление передается жидкостью

-Jl - -

--- ~ -с
~РгГ
Рг
р2~ Pi+ Psh

Рис. 212. Давление жидкости на разной глубине

одинаково по всем направлениям. На законе Паскаля основано действие многих гидравлических устройств — прессов, тормозных систем автомобиля, гидроприводов, гидроусилителей и т. п.

В гидравлическом прессе небольшая сила Flt приложенная к поршню малой площади, трансформируется в большую силу Fv
§ 48. ГИДРОСТАТИКА

333

действующую на больший поршень:

(2)

так как

(2)

В поле тяжести давление в жидкости увеличивается с глубиной погружения благодаря весу самой жидкости. Для несжимаемой жидкости, где плотность р постоянна (рис. 212),

Для сжимаемой жидкости или газа зависимость давления от высоты становится сложнее.

Суммарное давление р в жидкости складывается из давления р0, производимого внешними силами на поверхность жидкости, и давления pgh, обусловленного весом столба жидкости:

Это полное давление назывется гидростатическим.

Гидростатический парадокс. Гидростатический парадокс заключаете в том, что сила «весового» давления жидкости на дно сосуда (рghS) может не совпадать с весом налитой жидкости. В расширяющихся кверху сосудах сила давления меньше веса жидкости, в су-живающихса — больше. Если жидкость налита до одной и той же

Рис. 213. Гидростатический парадокс: сила давления жидкости на дно одинакова во всех трех случаях

высоты в сосуды разной формы, но с одинаковой площадью дна (рис. 213), то, несмотря на различный вес жидкости, сила «весового» давления на дно одинакова для всех сосудов и равна весу жидкости в цилиндрическом сосуде. Объясняется парадокс тем, что сила давления жидкости на наклонные стенки имеет вертикальную составляющую, направленную вниз в расширяющемся сосуде и вверх — в суживающемся.

Рг = Pi + PSh.

(3)

Р = Ро + 9§h.

(4)

Закон Архимеда. Наличие обусловленного полем тяжести гидростатического давления приводит к существованию статической
334

V. ДВИЖЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

подъемной силы, действующей на погруженные в жидкость тела. Закон, определяющий значение выталкивающей силы, был открыт Архимедом: эта сила равна весу жидкости, обьем которой совпадает с объемом погруженной в жидкость части тела.

В справедливости этого утверждения легко убедиться следующим образом. Выделим в жидкости обьем произвольной формы. В состоянии равновесия действующая на жидкость в выделенном объеме сила тяжести уравновешивается силами. гидростатического давления, действующими на поверхность выделенного объема со стороны окружающей жидкости.

Если заменить выделенный объем жидкости твердым телом точно такой же формы, то действующие на поверхность тела силы гидростатического давления окружающей жидкости, очевидно, не изменятся и, следовательно, их равнодействующая будет по-прежнему равна весу выделенного объема жидкости и направлена вертикально вверх. Это и есть архимедова выталкивающая сила, действующая на погруженное в жидкость тело. Очевидно, что линия действия этой силы проходит через центр масс выделенного объема жидкости и не зависит от того, где расположен центр масс погруженного тела.

Плавание тел. Если средняя плотность тела меньше плотности жидкости, то часть тела выступает над поверхностью. В этом случае говорят, что тело плавает. Для строительства кораблей большим значение имеет вопрос устойчивости плавания. Эта устойчивость определяется положением метацентра. На рис. 214 изображен корабль, накрененный на некоторый угол а от вертикального положения. При этом центр масс вытесненной им в этом наклонном положении воды находится в точке В, смещенной из плоскости симметрии корабля NN в ту же сторону, куда накренился корабль. Проведем через точку В вертикаль, которая представляет собой линию действия выталкивающей силы. Точка С пересечения этой линии с плоскостью симметрии корабля называется метацентром.
Предыдущая << 1 .. 135 136 137 138 139 140 < 141 > 142 143 144 145 146 147 .. 149 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed