流体静态

流体静态是涉及静息流体研究的物理领域。因为这些流体没有运动,这意味着它们已经达到稳定的平衡状态,所以流体静态主要是关于理解这些流体平衡条件。当聚焦于不可压缩流体(例如液体)而不是可压缩流体(例如大多数气体)时,它有时被称为流体静压

静止的流体不会受到任何剪切应力,只会受到周围流体(和壁,如果在容器中)的法向力的影响,即压力。(更多关于这一点。)流体的这种平衡状态称为静水条件

不处于静水状态或静止状态并因此处于某种运动状态的流体落在流体力学,流体动力学的另一个领域之下。

流体静态的主要概念

**压力与正常压力

考虑流体的横截面切片。据说,如果它正在经历共面的应力,或者指向飞机内方向的应力,则会经历纯粹的压力。液体中的这种剪切应力将引起液体内的运动。另一方面,法向应力是对该横截面积的推动。如果该区域靠在墙壁上,例如烧杯侧面,那么液体的横截面积将对墙壁施加力(垂直于横截面-因此,not共面到它)。液体对壁施加力并且壁向后施加力,因此存在净力并且因此运动没有变化。

从研究物理学的早期开始,法向力的概念可能是熟悉的,因为它在处理和分析自由体图时显示出很多。当东西仍坐在地上时,它会向下推向地面力量等于其重量。反过来,地面会在物体底部施加法向力。它经历法向力,但法向力不会导致任何运动。

如果有人从侧面推开物体,就会产生一种巨大的力量,这会导致物体移动太久以至于可以克服摩擦阻力。然而,液体内的力共面是摩擦,因为流体分子之间没有摩擦。这是使它成为流体而不是两种固体的一部分。

但是,你说,这意味着横截面正在被推回流体的其余部分?那么它会移动吗?

这是一个很好的观点。流体的横截面切片被推回液体的其余部分,但是当它这样做时,流体的其余部分推回。如果流体不可压缩,那么这种推动是'不会在任何地方移动任何东西。流体将推回,一切都会保持静止。(如果可压缩,还有其他考虑因素,但现在让它保持简单。)

压力

所有这些相互推动并抵靠容器壁的液体微小横截面都代表了微小的力,所有这些力都会导致流体的另一个重要物理特性:压力。

考虑将流体分成微小的立方体而不是横截面积。立方体的每一侧都被周围的液体(或容器的表面,如果沿着边缘)推动,所有这些都是对这些侧面的法向应力。微小立方体内的不可压缩流体不能压缩(那's什么"不可压缩"毕竟意味着),因此这些微小立方体内的压力没有变化。压在这些微小立方体之一上的力将是法向力,可**抵消相邻立方体表面的力。

这种在各个方向上的力的消除是与静水压力有关的关键发现,在杰出的法国物理学家和数学家Blaise Pascal(1623-1662)之后被称为Pascal's定律。这意味着任何点的压力在所有水平方向上都是相同的,因此两点之间的压力变化将与高度差异成比例。

科普_1

Density

理解流体静态的另一个关键概念是流体的密度。它符合Pascal's定律,每种流体(以及固体和气体)的密度都可以通过实验确定。以下是一些常见的密度。

密度健康养生的小知识是每单位体积的质量。现在考虑各种液体,都分成我前面提到的那些小立方体。如果每个小立方体的尺寸相同,那么密度的差异意味着具有不同密度的小立方体将在其中具有不同的质量。较高密度的微小立方体将比较低密度的微小立方体具有更多"东西"在其中。较高密度的立方体将比较低密度的微小立方体重,因此与较低密度的微小立方体相比将会下沉。

因此,如果将两种流体(甚至非流体)混合在一起,较致密的部件会下沉,较不致密的部件会上升。这在浮力原理中也很明显,这解释了如果你记得你的阿基米德,液体的位移如何导致向上的力。如果你注意两种流体的混合,例如当你混合油和水时,会有很多流体运动,并且会被流体动力学所覆盖。

但是,一旦流体达到平衡,就会有不同密度的流体沉降成层,其中e形成底层的**密度流体,直到达到顶层上的**密度流体。此页面上的图形显示了一个示例,其中不同类型的流体根据其相对密度将自身区分为分层层。