ГИДРОСТА́ТИКА

ГИДРОСТА́ТИКА (от гид­ро… и ста­ти­ка), раз­дел ме­ха­ни­ки жид­ко­сти и га­за, в ко­то­ром изу­ча­ет­ся рав­но­ве­сие жид­ко­стей (га­зов), а так­же воз­дей­ст­вие сил со сто­ро­ны по­коя­щих­ся жид­ко­стей (га­зов) на по­гру­жён­ные в них те­ла. К 1-й груп­пе за­дач Г. от­но­сит­ся изу­че­ние со­стоя­ния са­мих по­коя­щих­ся жид­ко­стей. Это за­да­чи о воз­мож­но­сти рав­но­ве­сия жид­ко­стей под дей­ст­ви­ем за­дан­ной сис­те­мы внеш­них сил, об оп­ре­де­ле­нии внутр. сил в по­коя­щих­ся жид­ко­стях, об оп­ре­де­ле­нии фор­мы по­верх­но­сти жид­ко­сти, по­коя­щей­ся от­но­си­тель­но не­под­виж­ной или под­виж­ной (напр., вра­щаю­щей­ся) сис­те­мы ко­ор­ди­нат, а так­же об ус­ло­ви­ях, при ко­то­рых рав­но­ве­сие жид­ко­стей в за­дан­ном по­ле внеш­них сил яв­ля­ет­ся ус­той­чи­вым. Ко 2-й груп­пе от­но­сят­ся за­да­чи об ус­той­чи­во­сти пла­ваю­щих тел, оп­ре­де­ле­нии сил, дей­ст­вую­щих со сто­ро­ны по­коя­щих­ся жид­ко­стей на пол­но­стью или час­тич­но по­гру­жён­ные в них твёр­дые те­ла, напр. на под­вод­ные лод­ки, ко­раб­ли, дам­бы и пло­ти­ны, а так­же стен­ки со­су­дов, за­пол­нен­ных жид­костью.

Соз­да­ние Г. свя­за­но с име­на­ми Ар­хи­ме­да, С. Сте­ви­на, Г. Га­ли­лея, Б. Пас­ка­ля, Ж. Л. Д’Аламбера, А. Кле­ро и др. Од­ним из осн. за­ко­нов гид­ро­ста­ти­ки яв­ля­ет­ся Ар­хи­ме­да за­кон, ут­вер­ждаю­щий, что на те­ло, по­гру­жён­ное в жид­кость, дей­ст­ву­ет подъ­ём­ная си­ла, рав­ная ве­су вы­тес­нен­ной те­лом жид­ко­сти. Си­ла, дей­ст­вую­щая на лю­бую ма­лую пло­щад­ку внут­ри по­коя­щих­ся жид­ко­стей, на­прав­ле­на по нор­ма­ли к пло­щад­ке, а ве­ли­чи­на этой си­лы в рас­чё­те на еди­ни­цу пло­ща­ди, на­зы­вае­мая дав­ле­ни­ем, не за­ви­сит от ори­ен­та­ции пло­щад­ки в дан­ной точ­ке. При от­сут­ст­вии си­лы тя­же­сти и др. мас­со­вых сил дав­ле­ние во всех точ­ках по­коя­щей­ся жид­ко­сти оди­на­ко­во (Пас­ка­ля за­кон). На за­ко­нах Г., в ча­ст­но­сти на за­ко­не Пас­ка­ля, ос­но­ва­но дей­ст­вие гид­рав­лич. прес­са, гид­рав­лич. ак­ку­му­ля­то­ра, жид­ко­ст­но­го ма­но­мет­ра, си­фо­на и мн. др. ма­шин и при­бо­ров.

В по­коя­щей­ся не­сжи­мае­мой жид­ко­сти с дав­ле­ни­ем на сво­бод­ной по­верх­но­сти, рав­ным $p_0$, дав­ле­ние на глу­би­не $h$ рав­но: $$p=p_0+ρgh,$$где $ρ$ – плот­ность жид­ко­сти, $g$ – ус­ко­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния. Т. е. дав­ле­ние на глу­би­не $h$ рав­но внеш­не­му дав­ле­нию, сло­жен­но­му с ве­сом стол­ба жид­ко­сти, вы­со­та ко­то­ро­го рав­на $h$, а пло­щадь ос­но­ва­ния рав­на еди­ни­це. За­кон рас­пре­де­ле­ния дав­ле­ния по глу­би­не, оп­ре­де­ляе­мый при­ве­дён­ной вы­ше фор­му­лой и на­зы­вае­мый гид­ро­ста­ти­че­ским, при­бли­жён­но вы­пол­ня­ет­ся не толь­ко в по­коя­щей­ся жид­ко­сти, но и в по­то­ках, в ко­то­рых дви­же­ние про­ис­хо­дит в осн. вдоль дна, а ско­ро­сти в на­прав­ле­нии, пер­пен­ди­ку­ляр­ном дну, ма­лы. Этот за­кон ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся в гид­рав­ли­ке, в ча­ст­но­сти при рас­чё­тах те­че­ний в ре­ках и ка­на­лах, рас­чё­тах па­вод­ко­вых волн, а так­же те­че­ний, воз­ни­каю­щих при про­ры­ве пло­тин.

В Г. ис­сле­ду­ет­ся так­же рав­но­ве­сие жид­ко­стей в ус­ло­ви­ях не­ве­со­мо­сти, когда осн. роль иг­ра­ют ка­пил­ляр­ные си­лы. Спец. об­ласть Г. со­став­ля­ют важ­ные для кос­мо­го­нии за­да­чи об ус­та­нов­ле­нии фор­мы по­верх­но­сти вра­щаю­щих­ся масс жид­ко­сти и га­за, в ча­ст­но­сти звёзд и пла­нет; ис­сле­до­ва­ния в этой об­лас­ти вклю­ча­ют учёт элек­тро­маг­нит­ных взаи­мо­дей­ст­вий, вза­им­но­го влия­ния со­сед­них тел и др.