Питання для самостійної роботи:
1Одиниці вимірювання тиску.
2 Точність показів вимірювання
3 Сутність рівняння Ейлера рівноваги рідини.
4 Значення основного рівняння гідростатики.
5 Види тисків та прилади для їх вимірювання.
Література:
1 Большаков В.А. Попов В.Н. Гидравлика. Общий курс: Учебник для вузов.-К.: Выща шк. Головное изд-во 1989.-215с.
2 Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982.- 423 с.
3 Мандрус В.І., Лещій Н.П., Звягін В.М. Машинобудівна гідравліка. Задачі та приклади розрахунків. - Львів: Світ, 1995. - 264 с.
Лекція № 4.
Тема: Закон Архімеда. Плавання тіл. Відносний спокій рідини.
Мета вивчення: Засвоєння матеріалу відносно теорії плавання та стану відносного спокою рідини.
План:
Закон Архімеда.
Умова плавання тіл.
Основні поняття з теорії плавання.
Відносний спокій рідини.
Основний зміст
1. Закон Архімеда. Умова плавання тіл.
Закон Архімеда: на будь-яке тіло, занурене в рідину, діє сила, що виштовхує його вгору, і величина цієї сили дорівнює вазі рідини, яку витіснило тіло.
Розглянемо
природу цієї сили. Розглянемо три
циліндричних тіла вагою 
і
з перерізом
.
Перше тіло частково занурене в рідину,
друге - плаває всередині рідини, третє
- лежить на дні.
Визначимо рівнодійні для різних випадків.
Рисунок 4.1 - Схема
плавання тіл.
Рівнодійні сили надлишкового тиску, що діють на верхню та нижню площини циліндрів: Для першого тіла
(1)
де
- об’єм
зануреної частини
циліндра (у цьому випадку 
>G).
Для другого тіла, що знаходиться у стані спокою всередині рідин
(2)
де
W
- об’єм повністю зануреного циліндра
(у цьому випадку 
=G).
Для третього тіла, якщо циліндр стоїть на водонепроникному дні і щільно прилягає до нього, то сила гідростатичного тиску Рн=0 і тіло виштовхуватися не буде. Під дією своєї ваги, ваги стовпа рідини та зовнішнього тиску тіла притискуватиметься до дна.
Основні поняття з теорії плавання.
Об’ємний водовміст - об’єм рідини W, що витісняється повністю чи частково зануреним в неї тілом.
Центр водовмісту - центр тяжіння Д витісненого об’єму рідини (центр тиску при плаванні).
а) б)
Рисунок
4.2 - Схема стійкості тіла, що плаває.
Лінія дії підіймальної (архімедової) сили - вертикальна пряма.
Площина плавання - площина перерізу тіла, що співпадає з вільної поверхнею рідини, в яку воно занурене.
Ватерлінія - лінія перетину тіла, що плаває, з вільною поверхнею рідини.
Вісь плавання - пряма, що проходить через центр тяжіння тіла Ц і центр водовмісту Д в положенні стійкої рівноваги.
Осадження - глибина занурення найнижчої точки змоченої поверхні тіла.
Кут крену - кут, на який тіло виведено зі стану рівноваги відносно вертикалі.
При порушенні рівноваги на кут а об’єм водовмісту змінює свою форму і центр водовмісту Д переміститься в точку Д' через яку пройде архімедова сила Р.
Метацентр - точка перетину архімедової сили Р з віссю плавання при нахилу.
Метацентрична висота hц - відстань між центром тяжіння Ц і М:
де Іо - момент інерції площі плавання відносно поздовжньої осі;
W - водовміот тіла;
е - відстань між центром тяжіння Ц та центром водовмісту Д,
Плавучість тіла - його властивість плавати при заданому навантаженні, маючи встановлене занурення,
Запас плавучості - додаткове навантаження, що відповідає вазі рідини в об’ємі надводної частини тіла.
Стійкість при плаванні - здатність тіла поновлювати теля крену своє вихідне положення в рідині.
Умова статичної стійкості при плаванні:
Центр тяжіння тіла Ц повинен лежати на осі плавання нижче центра водовмісту Д (рисунок 4.3, а), інакше тіло нестійке (рисунок 4.3, б).
Як видно з рисунка 4.3, тіло при підводному плаванні за виконання цих умов явно стійке.
При надводному плаванні точка Д може знаходитися нижче точки Ц, але при цьому центр тяжіння Ц повинен розташовуватися не вище граничного метацентра Мо (за малих кутів крену).
Чим вище знаходиться метацентр Мо над центром тяжіння Ц тобто із збільшенням висоти hц стійкість тіла збільшується. Так як момент пари сил Р і G намагатиметься повернути тіло у положення рівноваги.