Statika fluida

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

Mehanika kontinuuma
|BernoullisLawDerivationDiagram.png


Tabela hidraulike i hidrostatike, iz Cyclopaediae iz 1728. godine.

Pritisak kod fluida u mirovanjuUredi

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

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

Hidrostatički pritisakUredi

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 pritisakUredi

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

 

gdje je:

g - gravitaciono ubrzanje
T - apsolutna temperatura (npr. u kelvinima)
R - konstanta idealnog plina
M - molarna masa
ρ - gustina
h - visina

PotisakUredi

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

U slučaju tankera, na primjer, njegova sila težine je izbalansirana potisnom silom istisnute vode, što mu omogućava da plovi. Ako de doda još tereta na brod, uronit će još više u vodu - pri tome istisne još više vode, te zbog toga dobije veću potisnu silu kojom balansira nestabilnost, koja je izazvana dodavanjem tereta.

Otkriće principa potiska je pridodjeljuje Arhimedu.

Efekti površinskog naponaUredi

KapilarnostUredi

Kada se tečnost nalazi u cijevčicama čije su dimenzije male u odnosu na dužinu istih, efekt površinskog napona postaje važan i dovodi do dormacije meniskusa kroz kapilarnost.

KapiUredi

Bez površinskog napona, kapi se ne bi mogle formirati. Dimenzije je stabilnost se određuje preko površinskog napona.

Također pogledajteUredi