Statika fluida
Ovaj članak ili neki od njegovih odlomaka nije dovoljno potkrijepljen izvorima (literatura, veb-sajtovi ili drugi izvori). |
Mehanika kontinuuma | |
---|---|
|![]() | |
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/Table_of_Hydraulics_and_Hydrostatics%2C_Cyclopaedia%2C_Volume_1.jpg/250px-Table_of_Hydraulics_and_Hydrostatics%2C_Cyclopaedia%2C_Volume_1.jpg)
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:
- g – gravitaciono ubrzanje
- T – apsolutna temperatura (npr. u kelvinima)
- R – konstanta idealnog plina
- M – molarna masa
- ρ – gustina
- 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.