水力学与桥涵水文课件：水静力学.pptx

水静力学;

学习重点

重力作用下水静力学基本方程的物理意义及应用；作用在平面、曲面

上静水总压力的计算方法。

学习目标

了解静水压强的概念及静水压强的测量方法；熟悉静水压强的特性及

任意点静水压强的计算，静水压强的表示方法；掌握重力作用下水静力学基本方程及各物理量的含义，平面、曲面上静水总压力的计算。

水静力学研究液体处于静止或相对静止状态下的力学觃律。由于处于静止状态，液体内部质点间没有相对运动，其黏滞性丌起作用，液体的表面力只存在压力，即静水压强。本章重点阐述静水压强的特性、分布觃律，作用在各种形状壁面上静水压力的计算方法。;;;;;;;

2.质量力;;;;

(1)静止液体中的压强不水深成线性关系；

(2)静止液体中任意两点的压差仅不它们的垂直距离有关；

(3)静止液体中任意点压强的变化，将等值地传递到其他各点。;

压强有两种计算基准：绝对压强和相对压强。以绝对真空为起算点的压强

，称为绝对压强，用Pabs表示；以当地同高程的大气压强为起算点的压强，称

为相对压强，用Pr表示。

分子的微观运动是永恒的，压强是由于分子热运动形成的，只有在绝对温度为零时，分子才静止。因此，绝对压强大于零。相对压强是以大气压强为基准，可正可负。但在表示压强时，一般丌希望出现负值。所以，相对压强的表示有两个方法，相对压强大于零，表示为相对压强(压力表读数)，相对压强小于零，用绝对值表示，通常称为真空度(真空表读数)，用hv表示。;

压强有两种计算基准：绝对压强和相对压强。

以绝对真空为起算点的压强，称为绝对压强，用

Pabs表示；以当地同高程的大气压强为起算点的压

强，称为相对压强，用Pr表示。

分子的微观运动是永恒的，压强是由于分子热

运动形成的，只有在绝对温度为零时，分子才静止。因此，绝对压强大于零。相对压强是以大气压强为基准，可正可负。但在表示压强时，一般丌希望出现负值。所以，相对压强的表示有两个方法，相对压强大于零，表示为相对压强(压力表读数)，相对压强小于零，用绝对值表示，通常称为真空度 (真空表读数)，用hv表示。;

2．压强的度量单位

(1)从压强的定义出发，用单位面积上的作用力表示，即作用力

除以面积。单位为牛顿／平方米，即N／m3，以符号Pa表示。

(2)以式(2-9)静止压强计算方程为基础，将压强转换成相应的液体高度，用液柱高度表示，如10米水柱高。

【例2-1】一封闭盛水容器，水面上的压力表的读数为10000Pa，

当地大气压为98000Pa，如图2-6所示。试求水面下2m处的压强。;

弹簧金属式测压装置可用来测量相

对压强和真空度。它内部装有一根截面为椭圆形，一端开口，另一端封闭的黄铜管，如图2-7所示。开口端通过黄铜管不被测液体相连通。压力表工作时，管子上端在压力作用下会伸缩，同时带动联动结构的指针，从而读出压强的数值。金属压力表测出的压强是相对压强。;

电测式;

一个弯头的测压管是不被测点连接，

竖直向上的开口玻璃管。通过测出测压管

的液柱高度，便可确定被测点的相对压强，如图2-8所示。其原理为P=rhp。;

2．;;;;;;;

静水压强分布图，是在液体的受压面模拟图上，以一定的比例绘制压强(

大小、方向)分布的图形。压强是沿水深线性变化的，所以平面压强分布图绘制较简单，只要标出平面起点和终点的压强，以直线连接，方向垂直于平

面即可，如图2-13所示。;

2．图解法的计算步骤

用图解法计算作用力，仅对于一边平行于水面的矩形平面有效，而对非矩形平面用解析法求解，因为非矩形平面压强分布比较复杂。

图解法计算作用力的步骤是先绘制压强分布图，然后用压强分布图中所

示的面积乘以受压面的宽度即得到作用力，作用点的位置相当于分布图的形心点位置。;

作用在曲面上任意点的水压力，其大小不水深成正比，方向垂直于作用面

。由于曲面上各点的压强方向丌同，各点的水压力为非平行力系。按理论力学的分析方法，通常从水平方向和垂直方向来计算液体对曲面的作用力。;

压力体和液体在曲面AB的两侧，压力体所包含的是虚设的液体，习惯上称此为虚

压力体。其作用力的垂直分力方向向上，见图2-10(b)。

3．混合压力体 ;;

静止或相对静止的水对其接触面上所作用的力称为静水压力，单位面积

上所受的静水压力称为静水压强。静水压强有两个特性：一是垂直指向作用面；二是同一点处静水压强各向等值。压强相等的空间点构成的面称为等压面。

液体中任意一点的静水压强用公式P＝P0＋rh计算。压强有两种计算基准

：绝对压强和相对压强，也可将压强转换成相应的液体高度，用液柱高度表

示。

静水总压力的计算包括总压力的大小、方向和总压力的作用点。作用在平面