水靜力學(xué)

靜止?fàn)顟B(tài)是指液體內(nèi)部質(zhì)點間不存在 相對運動，因而液體的粘性不顯示出來，表面力只有壓應(yīng)力。由于該壓應(yīng)力發(fā)生在靜止液體中，所以稱液體靜壓強，用p表示。單位面積上所受的平均靜水壓強為ΔP/ΔA。

平均壓強的極限值定義為該點的靜水壓強。

液體靜壓強的特性

靜水壓強有兩個重要的特性：

1）靜水壓強的方向與受壓面垂直并指向受壓面。

2）靜止液體中任一點上液體靜壓強的大小與其作用面的方位無關(guān)，即同一點各方向的靜壓強大小均相等。

水靜力學(xué)基本方程

1）重力作用下的水靜力學(xué)基本方程

在實際工程中，作用于平衡液體上的質(zhì)量力常常只有重力，即所謂的靜止液體。在這種情況下，作用于單位質(zhì)量液體的質(zhì)量力在各坐標(biāo)軸方向的分量為f_x=0,f_y=0,f_z=-g。

則有：dp=ρ(f_xdx f_ydy f_zdz)=-ρgdz

2）靜止液體中任意的靜水壓強計算公式

p=p_oρgh

若自由表面上p_o=p_a(p_a為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?，則p=ρgh式中h表示該點在自由液面以下的淹沒深度。

靜水壓強在空間的分布

研究液體內(nèi)部壓強的空間分布是水靜力學(xué)的中心任務(wù)。由此可求得液體作用于工程構(gòu)筑物固體壁上的壓力，為構(gòu)筑物的穩(wěn)定性及強度計算提供依據(jù)。

由于靜止液體中無剪切力，則某點壓強的大小與面的方位無關(guān)，即空間內(nèi)任一點處有唯一的壓強值。靜止液體中的兩點間的壓強差等于液體單位體積重量（即重度γ）與該兩點鉛垂高度差 (Δh)的乘積。

在靜止流體（液體或氣體）中取一微小六面體為隔離體，考慮其所受外力的平衡，得描述壓強分布的普遍規(guī)律。

dP=ρ(f_xdx f_ydy f_zdz)式中ρ為密度；f_x,f_y,f_z為在坐標(biāo)x、y、z方向上單位質(zhì)量的質(zhì)量力。

由上式可知，空間各點壓強相等的面(稱為等壓面)的法線方向與質(zhì)量力的方向一致。

重力作用下等壓面的條件：1、連通 2、同一種液體 3、水平面。

當(dāng)質(zhì)量力除重力外,尚有繞容器縱軸作等角速旋轉(zhuǎn)的離心力時，等壓面為拋物面。

作用在平面和曲面壁上的壓力

將壓強分布ΔP=γΔh應(yīng)用于面積為A的平面上，可得液體作用在平面壁上的壓力P：

P=PGA式中PG為平面面積A的形心G處的壓強。液體對二向曲面（圖1中的AB）的壓力，可分成水平分力和鉛垂分力。水平分力等于曲面AB的投影平面A′B′上的壓力；鉛垂分力等于曲面AB以上至水面所形成體積ABCD中液體的重量。體積ABCD稱為曲面AB的壓力體。

浮力、潛體及浮體

1）浮力的計算

當(dāng)物體淹沒于靜止液體之中時，作用于物體上的靜水總壓力，等于該物體表面上所受到靜水壓力的總和。作用在淹沒物體上的靜水總壓力只有一個鉛垂方向上的力，其大小等于該物體所排開的同體積的水重。P=ρgV

2）物體在靜止液體中的浮沉

一切浸沒在液體中或漂浮在液面的物體，除受重力G作用外，還受到液體上浮力F_B的作用。

重力的作用線通過重心而鉛垂向下，浮力的作用線通過浮心而鉛垂向上。

• 當(dāng)G>FB時，物體將會下沉至底部停止，稱為沉體。

• 當(dāng)G ρgV時，保持平衡狀態(tài)，稱為浮體。

• 當(dāng)G=FB時，物體可以潛沒于水中的任何位置而保持平衡，稱為潛體。

水靜力學(xué)是研究液體處于靜止（包括相對靜止）狀態(tài)下的平衡規(guī)律及其在工程中的應(yīng)用。狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律及其在工程中的應(yīng)用，是 水力學(xué)中首先發(fā)展的一個分支。

結(jié)構(gòu)靜力學(xué)是結(jié)構(gòu)力學(xué)的一個分支，它主要研究工程結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下的彈塑性變形和應(yīng)力狀態(tài)，以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。

結(jié)構(gòu)靜力學(xué)是結(jié)構(gòu)力學(xué)的一個分支。結(jié)構(gòu)靜力學(xué)是結(jié)構(gòu)力學(xué)中首先發(fā)展起來的分支，它主要研究工程結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下的彈塑性變形和應(yīng)力狀態(tài)，以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。靜載荷是指不隨時間變化的外加載荷，變化較慢的載荷，也可近似地看作靜載荷。結(jié)構(gòu)靜力學(xué)是結(jié)構(gòu)力學(xué)其他分支學(xué)科的基礎(chǔ)。一般對結(jié)構(gòu)力學(xué)可根據(jù)其研究性質(zhì)和對象的不同分為結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論、結(jié)構(gòu)斷裂理論、疲勞理論和桿系結(jié)構(gòu)理論、薄壁結(jié)構(gòu)理論和整體結(jié)構(gòu)理論等。2100433B

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