S – поверхность, к которой приложена сила.

Если силы распределены неравномерно, то говорят о среднем значении давления или считают его в отдельно взятой точке: например, в вязкой жидкости.

Приборы для измерения давления

Одним из приборов, которым измеряют давление, является манометр.

Недостатком манометров является то, что у них нее большой диапазон измерений: 1—10 кПа.

По этой причине в трубах используют жидкости, которые «уменьшают» высоту, например, ртуть.

Следующим прибором для измерения давления является пьезометр.

Высоту напора принято называть пьезометрической высотой, или напором.

Согласно основному уравнению гидростатики,

p1+ ghA= p2+ ghH,

где – плотность жидкости;

g – ускорение свободного падения.

p2, как правило, задается p2= pатм, поэтому, зная hА и hH, нетрудно определить искомую величину.

2. p1= p2= pатм. Совершенно очевидно, что из = const, g = const следует, что hА= hH. Этот факт называют также законом сообщающихся сосудов.

3. p1< p2= pатм.

Между поверхностью жидкости в трубе и ее закрытым концом образуется вакуум. Такие приборы называют вакуумметры; их используют для измерения давлений, которые меньше атмосферного.

Высота, которая и является характеристикой изменения вакуума:

Вакуум измеряется в тех же единицах, что и давление.

Пьезометрический напор

Вернемся к основному гидростатическому уравнению. Здесь z – координата рассматриваемой точки, которая отсчитывается от плоскости XOY. В гидравлике плоскость XOY называется плоскостью сравнения.

Отсчитанную от этой плоскости координату z называют пооразному: геометрической высотой; высотой положения; геометрическим напором точки z.

В том же основном уравнении гидростатики величии на p/gh – также геометрическая высота, на которую поднимается жидкость в результате воздействия давления р. p/gh так же, как и геометрическая высота, измеряется в метрах. В случае, если через другой конец трубы на жидкость действует атмосферное давление то жидкость в трубе поднимается на высоту pизб/gh, которую называют вакуумметрической высотой.

Высоту, соответствующую давлению pвак, называют вакуумметрической.

В основном уравнении гидростатики сумма z + p/gh – гидростатический напор Н, различают также пьезометрический напор Hn , который соответствует атмосферному давлению pатм/gh:

Hn < H

Гидравлический пресс служит для совершения на коротком пути большей работы. Рассмотрим работу гидравлического пресса.

Для этого, чтобы совершалась работа над телом, надо воздействовать на поршень с некоторым давлением Р. Это давление, как и Р2, создается следующим образом.

Когда поднимается поршень насоса с площадью нижней поверхности S2, то он закрывает первый клапан и открывает второй. После заполнения цилиндра водой второй клапан закрывается, открывается первый.

В результате вода через трубу заполняет цилиндр и давит на поршень с помощью нижнего сечения S1 с давлением Р2.

Это давление, как давление Р1, сжимает тело.

Совершенно очевидно, что Р1– это то же самое давление, что и Р2, разница только в том, что они воздействуют на разные по величине площади S2 и S1.

Другими словами, давления:

P1= pS1 и P2= pS2. (1)

Выразив p = P2/S2 и подставив в первую формулу, получим:

Из полученной формулы следует важный вывод: на поршень с большей площадью S1 со стороны поршня с меньшей площадью S2 передается давление во столько раз большее, во сколько раз S1> S2.

Однако на практике из-за сил трения до 15 % этой передаваемой энергии теряется: тратится на преодоление сопротивления сил трения.

И все же у гидравлических прессов коэффициент полезного действия = 85 % – достаточно высокий показатель.

В гидравлике формула (2) перепишется в следующем виде:

где P1 обозначено как R;

S1– 1;

S2– 2.

Гидравлический аккумулятор