流體力學(xué)第二章流體靜力學(xué)PPT課件

1、2.1 2.1 流體靜壓強(qiáng)及其特性流體靜壓強(qiáng)及其特性單位單位: :（N/ mN/ m2 2），也稱為帕斯卡），也稱為帕斯卡（PaPa）APpA0lim流體靜壓強(qiáng)的定義性流體靜壓強(qiáng)的定義性VVPA等效力APp平均壓強(qiáng)點(diǎn)壓強(qiáng)流體靜壓強(qiáng)流體靜壓強(qiáng) 靜止流體作用在每單位受壓面積上的壓力靜止流體作用在每單位受壓面積上的壓力 第1頁(yè)/共72頁(yè)流體靜壓強(qiáng)的特性流體靜壓強(qiáng)的特性 1 1、流體靜壓強(qiáng)的方向沿作用面的內(nèi)法線方向。、流體靜壓強(qiáng)的方向沿作用面的內(nèi)法線方向。 2 2、靜止流體中某一點(diǎn)靜水壓強(qiáng)的大小與作用面的方向、靜止流體中某一點(diǎn)靜水壓強(qiáng)的大小與作用面的方向無(wú)關(guān)無(wú)關(guān), ,或者說(shuō)作用于同一點(diǎn)各方向的靜壓強(qiáng)大

2、小相等?；蛘哒f(shuō)作用于同一點(diǎn)各方向的靜壓強(qiáng)大小相等。 以上兩個(gè)特性是計(jì)算任意點(diǎn)靜水壓強(qiáng)、繪制靜水壓以上兩個(gè)特性是計(jì)算任意點(diǎn)靜水壓強(qiáng)、繪制靜水壓強(qiáng)分布圖和計(jì)算平面與曲面上靜水總壓力的理論基礎(chǔ)。強(qiáng)分布圖和計(jì)算平面與曲面上靜水總壓力的理論基礎(chǔ)。第2頁(yè)/共72頁(yè)法向應(yīng)力沿內(nèi)法線方向，即受壓的方向（流體不能受拉），即：流體靜壓強(qiáng)的方向總是垂直指向受壓面。流體靜壓強(qiáng)的方向沿作用面的內(nèi)法線方向流體靜壓強(qiáng)的方向沿作用面的內(nèi)法線方向靜止流體的應(yīng)力只有法向分量（流體質(zhì)點(diǎn)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)不存在切應(yīng)力）。Pnn第3頁(yè)/共72頁(yè)靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方向無(wú)關(guān)靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方向無(wú)關(guān)在靜止流體中取出以M為頂點(diǎn)的四面體

3、流體微元，它受到的質(zhì)量力和表面力必是平衡的，以y方向?yàn)槔?，寫出平衡方程。zxAndd21),cos(dynzyxVddd61ddxdydzpxpnpzpyxyzno0d),cos(ddVYApApnnyyyn傾斜面積的Y軸為法線的投影就是。nAdyd A第4頁(yè)/共72頁(yè)此時(shí)，pn，px，py，pz已是同一點(diǎn)（M點(diǎn)）在不同方位作用面上的靜壓強(qiáng)，其中斜面的方位n又是任取的，這就證明了靜壓強(qiáng)的大小與作用面的方位無(wú)關(guān)。 當(dāng)四面體微元趨于M點(diǎn)時(shí)，注意到質(zhì)量力比起表面力 為 高 階 無(wú) 窮 小 ， 即 得pn=py，同理有pn=px，pn=pzzyxnppppdxdydzpxpnpzpyxyzno0612

4、121Ydxdydzdxdzpdxdzpny第5頁(yè)/共72頁(yè) 靜止流體的靜壓強(qiáng)p = p(x, y, z)，是空間點(diǎn)的連續(xù)函數(shù)。靜壓強(qiáng)p與作用方向無(wú)關(guān)，僅取決于作用點(diǎn)的空間位置；流體是連續(xù)介質(zhì)，因此：pp(x,y,z)。第6頁(yè)/共72頁(yè)2.2 流體平衡微分方程在靜止流體內(nèi)部任取一點(diǎn)O，該點(diǎn)的壓強(qiáng)為pp（x，y，z）兩個(gè)受壓面abcd和abcd中心點(diǎn)M，N 的壓強(qiáng)：1, ,221, ,22MNdxppp xy zpdxxdxppp xy zpdxx第7頁(yè)/共72頁(yè)質(zhì)量力：X方向的平衡方程：化簡(jiǎn)得：Y，z方向可得：各式相加得：BxFXdxdydz11022pppdx dydzpdx dydzXdx

5、dydzxx10pXx1010pYypZz10pppXYZxyz第8頁(yè)/共72頁(yè)歐拉平衡微分方程的全微分方式：進(jìn)行變換，可得：即：101010pXxpYypZzpppdxdydzXdxYdyZdzxyzdpXdxYdyZdz結(jié)論：?jiǎn)挝毁|(zhì)量液體所受表面力與質(zhì)量力相平衡。結(jié)論：?jiǎn)挝毁|(zhì)量液體所受表面力與質(zhì)量力相平衡。靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律完全由單位質(zhì)量力決定。靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律完全由單位質(zhì)量力決定。 第9頁(yè)/共72頁(yè)流體平衡微分方程或歐拉平衡微分方程流體平衡微分方程或歐拉平衡微分方程結(jié)論：?jiǎn)挝毁|(zhì)量液體所受表面力與質(zhì)量力相平衡。結(jié)論：?jiǎn)挝毁|(zhì)量液體所受表面力與質(zhì)量力相平衡。第10頁(yè)/共72頁(yè)流體平衡微分方程的積

6、分流體平衡微分方程的積分)(ZdzYdyXdxdp各式分別乘以各式分別乘以dxdx、dydy、dzdz然后相加然后相加流體平衡微分方程的綜合式靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律完全由單位質(zhì)量力決定靜壓強(qiáng)的分布規(guī)律完全由單位質(zhì)量力決定 第11頁(yè)/共72頁(yè)由邊界條件確定積分常數(shù)c，可得：pgzc oooppgzzppghpczggpzCg 第12頁(yè)/共72頁(yè)帕斯卡原理（巴斯加原理）帕斯卡原理（巴斯加原理） 根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程 可知，液面壓強(qiáng)p0與液柱所具有的重量 無(wú)關(guān)，如果液面壓強(qiáng)p0增大（或減?。﹑，則液體內(nèi)任意點(diǎn)的壓強(qiáng)都將同時(shí)增大（或減?。┩瑯哟笮〉膒。 因此可得出結(jié)論：靜止流體內(nèi)任一點(diǎn)的壓強(qiáng)變化，會(huì)等值傳

7、遞到流體的其他各點(diǎn)。這就是帕斯卡原理，或稱靜壓傳遞原理。 hpp0h第13頁(yè)/共72頁(yè)帕斯卡原理帕斯卡原理第14頁(yè)/共72頁(yè)絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)與真空值絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)與真空值絕對(duì)壓強(qiáng)：絕對(duì)壓強(qiáng)： 以設(shè)想的不存在任何氣體的以設(shè)想的不存在任何氣體的“完全真空完全真空”（絕對(duì)真空）作為計(jì)算零點(diǎn)。（絕對(duì)真空）作為計(jì)算零點(diǎn)。-pabs相對(duì)壓強(qiáng)（計(jì)示壓強(qiáng)或表壓強(qiáng)）：相對(duì)壓強(qiáng)（計(jì)示壓強(qiáng)或表壓強(qiáng)）： 以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為計(jì)算零點(diǎn)。以當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為計(jì)算零點(diǎn)。-pr真空值：真空值： 當(dāng)絕對(duì)壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)時(shí)，相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)當(dāng)絕對(duì)壓強(qiáng)小于大氣壓強(qiáng)時(shí)，相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值，負(fù)值的相對(duì)壓強(qiáng)的絕對(duì)值。值，負(fù)值的相對(duì)壓強(qiáng)的絕對(duì)值。-

8、pvpv=pat-pabs=pabs-pat=pr第15頁(yè)/共72頁(yè)第16頁(yè)/共72頁(yè)等壓面等壓面 等壓面具有如下性質(zhì)： 1.等壓面與質(zhì)量力正交 2.等壓面可以是平面也可以是曲面 dsf 第17頁(yè)/共72頁(yè) 靜止流體中等壓面是水平面。但靜止流體中的水平面不一定都是等壓面，靜止流體中水平面是等壓面必須同時(shí)滿足靜止、同種流體且相互連通的條件，三個(gè)條件缺一不可。第18頁(yè)/共72頁(yè) 靜止流體中等壓面是水平面。但靜止流體中的水平面不一定都是等壓面，靜止流體中水平面是等壓面必須同時(shí)滿足靜止、同種流體且相互連通的條件，三個(gè)條件缺一不可。第19頁(yè)/共72頁(yè)/ApAz/BpBzOO流體靜力學(xué)基本方程的意義在靜水

9、壓強(qiáng)分布公式 中，各項(xiàng)都為長(zhǎng)度量綱。Cpz位置水頭（水頭） ： Z位置勢(shì)能（位能）： Z測(cè)壓管高度(壓強(qiáng)水頭) ：壓強(qiáng)勢(shì)能（壓能）：測(cè)壓管水頭：?jiǎn)挝粍?shì)能： pgpzgpzcg第20頁(yè)/共72頁(yè)敞口容器和封口容器接上測(cè)壓管后的情況如圖第21頁(yè)/共72頁(yè)壓強(qiáng)表示方法壓強(qiáng)表示方法N/m2、kN/m2 或Pa、kPa 以液柱高度表示：h=p/?？梢杂盟?，也可用汞柱。以大氣壓強(qiáng)的倍數(shù)表示。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物理大氣壓=1.013kg/cm2一個(gè)工程大氣壓=1 kg/cm2=10米水柱=736毫米汞高=98kN/m2=0.1Mpa第22頁(yè)/共72頁(yè)h hp pp pw w0 0a ab bs s atatabsa

10、bsr rp pp pp p 2 2r rv v5.3kN/m5.3kN/mp pp p0.54m水柱0.54m水柱h hv vwvphcp0對(duì)對(duì)靜靜水水壓壓強(qiáng)強(qiáng)和和真真空空度度。，相相處處點(diǎn)點(diǎn)C C的的絕絕對(duì)對(duì)靜靜水水壓壓強(qiáng)強(qiáng)求求液液面面下下淹淹沒沒深深度度h h為為，為為p p 上上氣氣體體絕絕對(duì)對(duì)壓壓強(qiáng)強(qiáng)一一封封閉閉水水箱箱，自自由由表表面面0 01.5m78kN/m2解：1 1. .5 59 9. .8 87 78 8 2 292.7kN/m92.7kN/m 989892.792.7 2 25.3kN/m5.3kN/m 第23頁(yè)/共72頁(yè)atabsrppp 解：解：pppwatrh 0

11、m.h898289987848代入得代入得h h為為多多少少？深深度度C C點(diǎn)點(diǎn)在在自自由由面面下下的的淹淹沒沒時(shí)時(shí)，為為8 8. .4 4k kN N/ /m m p p 點(diǎn)點(diǎn)相相對(duì)對(duì)壓壓強(qiáng)強(qiáng) C C 情情況況同同上上例例，試試問問當(dāng)當(dāng)2 2atwphp 0hcp0第24頁(yè)/共72頁(yè)解：解：mlh5 . 230sin 2/5 .195 . 28 . 7mkNhpoilr 如圖所示，有一底部水平側(cè)壁傾斜之油槽，如圖所示，有一底部水平側(cè)壁傾斜之油槽， 側(cè)壁傾角側(cè)壁傾角30300 0，被油湮沒部分壁長(zhǎng)，被油湮沒部分壁長(zhǎng)L=5m，自由表，自由表面上的壓強(qiáng)面上的壓強(qiáng)p0=pat=98KN/m2，油的容

12、重，油的容重 油油=7.8KN/m3，問槽底板上壓強(qiáng)為多少？，問槽底板上壓強(qiáng)為多少？p p0 0=p=patat油油L30300 0h第25頁(yè)/共72頁(yè)平面上靜水總壓力計(jì)算第26頁(yè)/共72頁(yè)總勢(shì)能位置水頭（勢(shì)能）與壓強(qiáng)水頭（勢(shì)能）可以互相轉(zhuǎn)換，但它們之和測(cè)壓管水頭（總勢(shì)能）是保持不變的。 各項(xiàng)水頭也可理解成單位重量液體的能量 位置勢(shì)能，（從基準(zhǔn)面 z = 0 算起鉛垂向上為正。） z 壓強(qiáng)勢(shì)能液體的平衡規(guī)律表明第27頁(yè)/共72頁(yè)靜水壓強(qiáng)分布圖靜水壓強(qiáng)分布圖靜水壓強(qiáng)基本特性分布規(guī)律按一定比例用線段長(zhǎng)度表示壓強(qiáng)大小用箭頭表示壓強(qiáng)方向圖形表示hpp0畫出作用面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)，這樣構(gòu)成的幾何圖形稱為靜水

13、壓強(qiáng)分布圖。形象、直觀第28頁(yè)/共72頁(yè)一些靜水壓強(qiáng)分布圖實(shí)例一些靜水壓強(qiáng)分布圖實(shí)例HHHHhhhHHHhh)(hH 3/LLPPLeACBDABFEABEAFEFFBG第29頁(yè)/共72頁(yè)B2.4 壓強(qiáng)的表示方法和量度單位壓強(qiáng)的表示方法A絕對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn)A點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)B點(diǎn)真空度A點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)B點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)相對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn)O大氣壓強(qiáng)paO壓強(qiáng)壓強(qiáng)p記值的零點(diǎn)不同，有不同的名稱：以完全真空為零點(diǎn)，記為 pabs絕對(duì)壓強(qiáng)兩者的關(guān)系為: p=pabs-pa以當(dāng)?shù)卮髿鈮?pa 為零點(diǎn)，記為 p 相對(duì)壓強(qiáng)第30頁(yè)/共72頁(yè)BA絕對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn)A點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)B點(diǎn)真空度A點(diǎn)相對(duì)壓強(qiáng)B點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)相對(duì)壓強(qiáng)基準(zhǔn)O大氣壓強(qiáng)paO壓強(qiáng) 今

14、后討論壓強(qiáng)一般指相對(duì)壓強(qiáng)，記為 p，若指絕對(duì)壓強(qiáng)則特別注明。 當(dāng)某點(diǎn)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)?shù)卮髿鈮簆a時(shí)，相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值，稱為負(fù)壓狀態(tài)或真空狀態(tài)。)在真空狀態(tài)下，大氣壓強(qiáng)與絕對(duì)壓強(qiáng)的差值papabs稱為真空度；或者可以定義為：相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)值時(shí)，其絕對(duì)值為真空度，以pv表示，即pvpapabsp (2.16)第31頁(yè)/共72頁(yè)1.應(yīng)力單位：N /mN /m2 2（PaPa）或）或kN /mkN /m2 2（kPakPa）壓強(qiáng)的量度單位壓強(qiáng)的量度單位有三種：2.大氣壓的倍數(shù)：pa=98kN/m2,用pa的倍數(shù)表示國(guó)際上規(guī)定，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為溫度為00C,緯度為45度時(shí)海平面上的壓強(qiáng)。1atm1.0131

15、05Pa在工程技術(shù)中，一個(gè)工程大氣壓相當(dāng)于海拔200m處的正常大氣壓。1at9.8104Pa第32頁(yè)/共72頁(yè) 如果 z = = 0 0 為靜止液體的自由表面，自由表面上壓強(qiáng)為大氣壓，則液面以下 h h 處的相對(duì)壓強(qiáng)為 hh ，所以在液體指定以后, ,高度也可度量壓強(qiáng)，稱為液柱高，例如：m(Hm(H2 2O)O)，mm(Hg) mm(Hg) 等。特別地，將水柱高稱為水頭。hp=0hp米水柱高度（mH2O）毫米水銀柱高度（mmHg）3.液柱高度：98 kN/m98 kN/m2 2= =一個(gè)工程大氣壓一個(gè)工程大氣壓=10 m(H=10 m(H2 2O)=736 mm(Hg)O)=736 mm(Hg

16、)第33頁(yè)/共72頁(yè)2.5 2.5 液柱式測(cè)壓計(jì)液柱式測(cè)壓計(jì) 測(cè)壓管 水銀測(cè)壓計(jì) 水銀壓差計(jì) 金屬測(cè)壓計(jì) 真空計(jì)第34頁(yè)/共72頁(yè)測(cè)壓管的一端接大氣，這樣就把測(cè)管水頭揭示出來(lái)了。再利用液體的平衡規(guī)律，可知連通的靜止液體區(qū)域中任何一點(diǎn)的壓強(qiáng)，包括測(cè)點(diǎn)處的壓強(qiáng)。測(cè)壓管A第35頁(yè)/共72頁(yè)如果連通的靜止液體區(qū)域包括多種液體，則須在它們的分界面處作過渡。水銀測(cè)壓計(jì)第36頁(yè)/共72頁(yè)即使在連通的靜止流體區(qū)域中任何一點(diǎn)的壓強(qiáng)都不知道，也可利用流體的平衡規(guī)律，知道其中任 何 二 點(diǎn) 的 壓差，這就是比壓計(jì)的測(cè)量原理。 水銀壓差計(jì)第37頁(yè)/共72頁(yè) 金屬測(cè)壓計(jì) 真空計(jì)第38頁(yè)/共72頁(yè)流體的平衡規(guī)律必須在連通

17、的靜 止 流 體 區(qū) 域（如測(cè)壓管中）應(yīng)用，不能用到管道中去，因?yàn)楣艿乐械牧黧w可能是在流動(dòng)的，測(cè)壓管不只是為測(cè)量靜壓用的。第39頁(yè)/共72頁(yè)HH3H2.6 作用于平面壁上的靜水總壓力 確定作用于平面壁上的靜水總壓力，是平行力系的合成。完整的總壓力求解包括其大小、方向、作用點(diǎn)。靜壓強(qiáng)在平面域 A 上分布不均勻，沿鉛垂方向呈線性分布。HHPP第40頁(yè)/共72頁(yè)解析法-求任意形狀平面上的靜水總壓力注 意 坐 標(biāo)系1靜水總壓力的大小微小面元dAdA上水壓力作用在平面上的總水壓力是平行分布力的合力hdApdAdPAAAydAdAyhdAdpPsinsin第41頁(yè)/共72頁(yè)AydAApAhAyPcccsi

18、n受壓面A對(duì)OX軸的靜矩AyydAcAP P平面上靜水總壓力y yc c受壓面形心到OxOx軸的距離h hc c受壓面形心的淹沒深度p pc c受壓面形心點(diǎn)的壓強(qiáng)A A受壓面的面積任意形狀平面上的靜水總壓力大小，等于受壓面面積與其形心點(diǎn)壓強(qiáng)的乘積。1靜水總壓力的大小2 2靜水總壓力的方向垂直并指向受壓面 第42頁(yè)/共72頁(yè)3.總壓力P的作用點(diǎn)xAADJdAydAyyydPPysinsinsin2根據(jù)合力矩定理，對(duì)x x軸)(dAyJAx2受壓面面積對(duì)OxOx軸的慣性矩AyJyAyAyJyAyJJAyJAyJPJycxccccDccxcxcxxD22sinsinsin可以看到，總壓力作用點(diǎn)D一般

19、在受壓面形心C之下；僅當(dāng)壓強(qiáng)在受壓面上均勻分布時(shí)，兩者重合。受壓平面多是軸對(duì)稱面, ,總壓力的作用點(diǎn)必位于對(duì)稱軸上, ,這就完全確定了總壓力的作用點(diǎn)的位置。 第43頁(yè)/共72頁(yè)1. 平面上靜水壓強(qiáng)的平均值為作用面（平面圖形）形心處的平面上靜水壓強(qiáng)的平均值為作用面（平面圖形）形心處的壓強(qiáng)?？倝毫Υ笮〉扔谧饔妹嫘涡膲簭?qiáng)?？倝毫Υ笮〉扔谧饔妹嫘涡腃 處的壓強(qiáng)處的壓強(qiáng)pC 乘上作用乘上作用面的面積面的面積A 。 2. 平面上均勻分布力的合力作用點(diǎn)將是其形心，而靜壓強(qiáng)分平面上均勻分布力的合力作用點(diǎn)將是其形心，而靜壓強(qiáng)分布是不均勻的，浸沒在液面下越深處壓強(qiáng)越大，所以總壓布是不均勻的，浸沒在液面下越深處壓強(qiáng)

20、越大，所以總壓力作用點(diǎn)位于作用面形心以下。力作用點(diǎn)位于作用面形心以下。結(jié)論：結(jié)論：第44頁(yè)/共72頁(yè)矩形平面單位寬度受到的靜水總壓力是壓力分布圖AP 的面積。bLehHPpA矩形平面受到的靜水總壓力通過壓力分布圖的形心。 梯形壓力分布圖的形心距底三角形壓力分布圖的形心距底2. 圖解法-求矩形平面上的靜水總壓力第45頁(yè)/共72頁(yè)HHHHhhhHHHhh)(hH 3/LLPPLe第46頁(yè)/共72頁(yè)2.7 2.7 作用在曲面上的靜水總壓力作用在曲面上的靜水總壓力實(shí)際工程中的曲面:圓管壁面、弧形閘門、拱壩等。多為母線相互平行的兩向曲面。作用在曲面上各點(diǎn)的靜壓強(qiáng)互不平行，且不交于一點(diǎn)。HhhH第47頁(yè)/

21、共72頁(yè)2.7 2.7 作用在曲面上的靜水總壓力作用在曲面上的靜水總壓力將各分量分解成水平方向和鉛垂方向，然后分別求出水平分量的合力和鉛垂分量的合力變成求平行力系合力問題，最后然后再合成。HhhHdpdpxdpzdAdA第48頁(yè)/共72頁(yè)靜水總壓力的水平分力和鉛垂分力靜水總壓力的水平分力和鉛垂分力微 小 面 元dA第49頁(yè)/共72頁(yè) Ax是曲面A 沿x 軸向oyz 平面的投影，hC 是平面圖形Ax 的形心水深。靜水總壓力的水平分力和鉛垂分力靜水總壓力的水平分力和鉛垂分力x 方向水平力的大小第50頁(yè)/共72頁(yè)hnPx xAx xxzy靜止液體作用在曲面上的總壓力在 x 方向分量的大小等于作用在曲

22、面沿x軸方向的投影面上的總壓力。 y 方向水平力大小的算法與x方向相同。A結(jié)結(jié)論：論：第51頁(yè)/共72頁(yè) dAz是曲面dA 沿z 軸向oxy 平面的投影，V 稱為壓力體，是曲面 A 與 Az 之間的柱體體積。靜水總壓力的水平分力和鉛垂分力靜水總壓力的水平分力和鉛垂分力 z 方向鉛垂力的大小第52頁(yè)/共72頁(yè)hnPz zPx xAx xAz zxzy靜止液體作用在曲面上的總壓力的垂向分量的大小等于壓力體中裝滿此種液體的重量?？倝毫Υ瓜蚍至康姆较蚋鶕?jù)情況判斷。VA結(jié)論：結(jié)論：第53頁(yè)/共72頁(yè)壓力體壓力體受壓曲面本身；受壓曲面向自由液面或自由液面的延長(zhǎng)面上投影形成的投影面；受壓曲面的邊界向自由液面

23、或其延長(zhǎng)面投影時(shí)形成的柱面。a實(shí)壓力體AA虛壓力體第54頁(yè)/共72頁(yè)復(fù)雜柱面的壓力體第55頁(yè)/共72頁(yè)第56頁(yè)/共72頁(yè)嚴(yán)格的壓力體的概念是與液體重度 聯(lián)系在一起的，這在分層流體情況時(shí)，顯得尤為重要。2211ppzVVP11pV22pVAB PzAB面所受垂向力第57頁(yè)/共72頁(yè)總壓力各分量的大小已知，指向自己判斷，這樣總壓力的大小和方向就確定了?？倝毫Φ淖饔命c(diǎn)為水平方向兩條作用線和過壓力體形心的鉛垂線的交點(diǎn)。特別地，當(dāng)曲面是圓柱或球面的一部分時(shí)，總壓力是匯交力系的合成，必然通過圓心或球心。靜水總壓力的作用點(diǎn)22zxPPPxzPParctg第58頁(yè)/共72頁(yè)1.1.靜止液體作用于潛體或浮體上的

24、力靜止液體作用于潛體或浮體上的力阿基米德原理阿基米德原理靜止液體作用在物體上靜水總壓力浮力的大小等于物體所排開液體的重量，方向鉛垂向上，作用線通過物體被液體浸沒部分體積的形心浮心。阿基米德阿基米德 定定 律律潛體、浮體的平衡和穩(wěn)定性潛體、浮體的平衡和穩(wěn)定性第59頁(yè)/共72頁(yè)2.潛體平衡和穩(wěn)定性 （1）潛體的平衡條件 潛體、浮體的平衡和穩(wěn)定性潛體、浮體的平衡和穩(wěn)定性浮體：GFG 物體的重量F物體所受浮力潛體平衡：上下不運(yùn)動(dòng)，不旋轉(zhuǎn)充要條件：重力和浮力大小相等 重心和浮心在同一垂線上第60頁(yè)/共72頁(yè)2.潛體平衡和穩(wěn)定性 (2)潛體的穩(wěn)定性條件潛體、浮體的平衡和穩(wěn)定性潛體、浮體的平衡和穩(wěn)定性潛體的

25、穩(wěn)定性：潛體受到外力擾動(dòng)后，能恢復(fù)原來(lái)平衡位置的能力。重心C低于浮心D(穩(wěn)定平衡)重心C高于浮心D(不穩(wěn)定平衡)重心C與浮心D重合(隨遇平衡)CDDCFFDFGGCGMMDFCGMDCFGMCDFGCDFG第61頁(yè)/共72頁(yè)3.浮體的平衡及穩(wěn)定性潛體、浮體的平衡和穩(wěn)定性潛體、浮體的平衡和穩(wěn)定性浮體平衡：上下不運(yùn)動(dòng)，不旋轉(zhuǎn)充要條件：重力和浮力大小相等，重心和浮心在同一垂線(浮軸)上GCGCGCGCGCDFDDDFDFDFDFDE扶正力矩：轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與傾斜方向相反 e 穩(wěn)定平衡 =e 隨遇平衡傾復(fù)力矩：轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與傾斜方向相同 e 穩(wěn)定平衡 e定傾中心 定傾半徑e偏心距 eE第62頁(yè)/共72頁(yè)2.8 流體的相對(duì)平衡非慣性系中靜止液體的平衡非慣性系中靜止液體的平衡慣性系中靜止液體的平衡方程非慣性系中靜止液體的平衡方程01paf 這樣非慣性