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静压强两个特性

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静压强两个特性:

1.静压强沿受压面内法线方向(垂直指向性); 2.静压强在任意点各方向大小相等(各向等值性)。 证明第二个特性:

取微四面体M-ABC做受力分析。记ABC、MBC、MAC、MAB的面积依次为dA、

dAy、dAx、dAz,压强依次p,px,py ,pz,三条边长MAdx,MBdy,MCdz。

取ABC的高CD,连接MD则CMD为Rt。法线方向为n。 ABC上的压强为p,作用在流体上的力有表面力和质量力。

(1)表面力。(表面力有压力和切力,在这里,是静压强,因此只存在压力,因为如果存在切应力,流体的静止状态就会破坏。)微四面体四个面受到的压力分别为:

dPxpxdAxpxdPypydAypydPzpzdAzpz1dydz 21dxdz 21dxdy 2dPpdA

(2)质量力。质量力=单位质量力×质量,单位质量力在直角坐标上的分力分别

记为X,Y,Z。因此: X方向质量力:X1dxdydz 61dxdydz 61dxdydz 6Y方向质量力:YZ方向质量力:Z因为流体处于静止状态,所以F0

Fx0 Fy0

Fz0

对Z方向进行受力分析Fz0:

1pzdAzpdAcos(n,z)Zdxdydz0 (1)

6(pdAcos(n,z)是微元面ABC上的压力在Z方向的投影,与Z方向相反,所以加“-”号)

由上图可知:dAcos(n,z)dAcos()dAz1dxdy代入(1)式,得 2pz111dxdypdxdyZdxdydz0 2261pzpZdz0(因为dz趋近于0,相对于前两项忽略不计。这也是书

3本上没有写质量力的原因,因为取得是微四面体(趋向于点),忽略微四面体的质量。我在这里主要是为了说明清楚才写上的)

pzp

同理:pxp,pyp 所以:pxpypzp

对于你提到的为什么给的是比较特殊的四面体,是为了分析的简便(建立坐标系比较方便),要不然都要投影到坐标系的每个面进行受理平衡分析。而上图

中的微四面体中面ABC可以任意取,因此面ABC压力P的方向随着A/B/C各点坐标的不同是变化的(压力垂直于面),具有较好的普遍性。(当微四面体充分小时,则M点的压强即静止液体的一点的压强在各方向等值。)

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