Statika fluida

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Mehanika kontinuuma
|BernoullisLawDerivationDiagram.png
Naučnici


Tabela hidraulike i hidrostatike, iz Cyclopaedije (1728)

Statika fluida (naziva se i hidrostatika) jest nauka o mirovanju fluida. To je jedna od nauka u mehanici fluida. Ona proučava uvjete pod kojima su fluidi u stanju stabilne ravnoteže. Korištenje fluida za dobijanje rad proučava hidraulika, a nauka o kretanju fluida naziva se dinamika fluida.

Pritisak kod fluida u mirovanju[uredi | uredi izvor]

Zbog nemogućnosti da se usprotive deformacijama, fluidi stvaraju pritisak normalan na bilo koju kontaktnu površinu. Dodatno, kada je fluid u ravnoteži, taj je pritisak izotropan, npr., djeluje istim intenzitetom u svim smjerovima. Ova karakteristika dozvoljava fluidima da prenose silu kroz dužinu cijevi, npr., sila kojom se djeluje na fluid u cijevi prenosi se preko fluida do drugog kraja cijevi. Ako sile nisu izbalansirane, fluid će se kretati u smjeru rezultantne sile.

Ovaj koncept prvi je formulisao, u nešto dužoj formi, francuski matematičar i filozof Blaise Pascal 1647. da bi kasnije bio poznat kao Pascalov zakon. Ovaj zakon ima mnogo važnih primjena u hidraulici.

Hidrostatički pritisak[uredi | uredi izvor]

Zamislimo malo kocku tečnosti u stanju mirovanja ispod slobodne površine, pritisak uzrokovan visinom tečnosti iznad mora biti izbalansiran sa otpornim pritiskom u ovoj maloj kocki. Za beskonačno malu kocku napon je isti u svim smjerovima te se težina tečnosti ili ekvivalentni pritisak može napisati kao:

,

gdje je,

  • P - hidrostatički pritisak;
  • ρ - gustina tečnosti;
  • g - gravitaciono ubrzanje;
  • h - visina tečnosti iznad;
  • Pa - atmosferski pritisak.

Atmosferski pritisak[uredi | uredi izvor]

Zakon idealnog plina pretpostavlja da će za plin konstantne temperature, T, njegova gustina, ρ, varitati s visinom, h, kao:

,

gdje je:

ggravitaciono ubrzanje
T – apsolutna temperatura (npr. u kelvinima)
Rkonstanta idealnog plina
Mmolarna masa
ρgustina
h – visina

Potisak[uredi | uredi izvor]

Na čvrsto tijelo uronjeno u fluid djelovat će sila potiska usmjerena prema gore i ona je jednaka težini istisutog fluida. Ovo se dešava zbog hidrostatičkog pritiska u fluidu.

U slučaju tankera, naprimjer, njegova sila težine izbalansirana je potisnom silom istisnute vode, što mu omogućava da plovi. Ako se doda još tereta na brod, uronit će još više u vodu – pritom istisne još više vode te zbog toga dobije veću potisnu silu, kojom balansira nestabilnost izazvanu dodavanjem tereta.

Otkriće principa potiska pripisuje se Arhimedu.

Efekti površinskog napona[uredi | uredi izvor]

Kapilarnost[uredi | uredi izvor]

Kad je tečnost u cjevčicama čije su dimenzije male u odnosu na njihovu dužinu, efekt površinskog napona postaje važan i dovodi do dormacije meniskusa kroz kapilarnost.

Kapi[uredi | uredi izvor]

Bez površinskog napona kapi se ne bi mogle formirati. Stabilnost se određuje preko površinskog napona.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]