Давление жидкости на плоскую поверхность

Иногда для технических расчетов необходимо знать распределение давления по длине контура тела, погруженного в жидкость.

Пусть плоская стенка (вертикальная или наклонная) ограничивает некоторый объем жидкости. Величина давления, действующая на любую точку плоской стенки, возрастает с увеличением глубины погружения точки и составит:

Или для избыточного давления (без учета р₀):

Эпюрой давления жидкости называется графическое изображение распределения изменения гидростатического давления жидкости по длине контура твердой поверхности, соприкасающейся с ней, и при ее построении учитывается часто только избыточное давление (рисунок 8).

Избыточное давление (ρgh) изменяется по закону прямой линии и на поверхности жидкости будет равно нулю.

а	б
а – плоская стенка, б – наклонная стенка,   Рисунок 9 - Примеры построения эпюр давления на плоскую стенку

Если плоская стенка, на которую действует жидкость, наклонена к горизонту под углом α, то при построении эпюры необходимо помнить, что давление всегда направлено по нормали к поверхности, на которое оно действует (рис. 9 б).

Результирующая сила давления на плоскую стенку рассчитывается по формуле:

,

где h_с – расстояние от верхнего уровня жидкости до центра тяжести смоченной площади S стенки.

Выражение в скобках представляет собой гидростатическое давление в центре тяжести смоченной площади стенки:

,

,

Сила давления на плоскую стенку равна произведению ее смоченной площади на гидростатическое давление в центре тяжести смоченной площади стенки.

Точка приложения равнодействующей силы давления F на стенку называется центром давления (точка d) . Эта точка расположена всегда ниже центра тяжести смоченной площади (точки с). Для вертикальной прямоугольной стенки центр давления расположен на расстоянии от верхнего уровня жидкости (рис. 9 а).