Внешние силы

Внешними силами (рис. 3.1), действующими на жидкость, являются силы двух групп: поверхностные силы и массовые силы.

Поверхностные силыобусловлены непосредственным воздействием соседних объемов жидкости на данный выделенный объем. Этими силами могут быть, например, сила атмосферного давления, сила давления поршня в гидравлическом насосе, сила реакции стенки, ограничивающей объем жидкости, и др.Поверхностныесилы всегда нормальны к рассматриваемой площадке жидкости.Это следует из положения об отсутствии сил внутреннего трения в жидкости, находящейся в состоянии покоя. Сила, действующая на единицу площади, называется давлением, т.е.

Р0= Р/S.

Рис. 3.1. Внешние силы, действующие на жидкость в состоянии покоя

Давление, равное 1 Н/м2, называется паскалем (Па).

Массовые силыв соответствии со вторым законом Ньютона пропорциональны массе жидкости. К массовым силам относятся сила тяжести

G = gm

и силаинерциипереносного движения, действующая на жидкость при ее относительном покое в ускоренно движущихся сосудах,

J = jm,

где g и j – соответствующие ускорения.

Массовые силы приложены в центре масс рассматриваемого объема жидкости и могут быть сложены по правилам параллелограмма. В результате получается равнодействующая массовых сил.

Возможны два варианта действия массовых сил(рис.3.2).

Рис. 3.2. Варианты покоя жидкости:

а– абсолютный покой при неподвижном сосуде; б – абсолютный покой при движении жидкости с постоянной скоростью; в – относительный покой при постоянном ускорении; г – относительный покой при вращении с постоянной частотой

Первый вариантхарактерен действием только силы тяжести. Это будет в том случае, когда сосуд с жидкостью или неподвижен относительно земли, или движется прямолинейно с постоянной скоростью. При этом жидкость также находится в состоянии покоя, так как она относительно сосуда неподвижна.

Покой жидкости, при котором действует только сила тяжести, называетсяабсолютным покоем.

Второй вариантдействия массовых сил характерен тем, что на жидкость действуют обе  силы – и сила тяжести, и сила инерции. Это может быть, если сосуд с жидкостью движется прямолинейно с постоянным ускорением или вращается с постоянной угловой скоростью. При этом жидкость также находится в состоянии покоя, ибо частицы жидкости не перемещаются относительно друг друга и жидкость в целом относительно сосуда неподвижна. Такое состояние жидкости называетсяотносительным покоем.