Hidrostatika

Način rada hidraulične preše.

Hidrostatički tlak se povećava sa dubinom. Zbog razlike tlaka na donjem dijelu kocke nastaje uzgon.

Spojene posude.

Punjenje spojenih posuda.

Hidrostatika je grana hidromehanike (mehanika fluida) koja se bavi pojavama i silama u tekućinama koje miruju. Tri su osnovna zakona hidrostatike:

• U tekućini koja ispunjava zatvorenu posudu vanjski se tlak širi jednoliko na sve strane (Pascalov zakon ili hidrostatički tlak). Hidrostatički tlak je tlak koji u tekućini nastaje zbog njezine težine. Pokusima možemo dokazati da se tlak u tekućini:
  • povećava sa dubinom;
  • jednak je na svim mjestima na istoj dubini (u istoj tekućini);
  • djeluje jednako u svim smjerovima.

Praktičnu primjenu ima taj zakon kod hidraulične preše.

• Svako tijelo uronjeno u tekućinu gubi od svoje težine onoliko koliko je teška njime istisnuta tekućina (Arhimedov zakon). Dakle, na tijelo uronjeno u tekućinu djeluje uzgon, koji je jednak i suprotno usmjeren težini istisnute tekućine. Drugim riječima može se reći: "Tijelo uronjeno u tekućinu lakše je za težinu istisnute tekućine".

• Kada tijelo pluta na površini tekućine, težina mu je jednaka težini tekućine što je istisnuta onim dijelom tijela koji se nalazi ispod razine tekućine.

Hidrostatički paradoks

Podrobniji članak o temi: Hidrostatički paradoks

Hidrostatički paradoks ili Arhimedov paradoks (Arhimed) glasi:

• Sila koju stvara hidrostatički tlak na vodoravno dno bilo kakve posude zavisi od dubine nestlačive tekućine i iznosa površine dna posude, a ne zavisi od oblika posude.

Tako je u četiri posude različitih oblika, otvorenih prema istom atmosferskom tlaku p_a, gdje je dubina vode H iznad jednakih iznosa površine A, i sila hidrostatičkog tlaka na dno svih posuda ista.

Zakon o spojenim posudama

Podrobniji članak o temi: Spojene posude

Spojene posude su međusobno povezane posude tako da se tekućina u njima može slobodno gibati iz jedne u drugu. Visina stupca tekućine u svim je spojenim posudama jednaka, što se naziva zakonom o spojenim posudama.

Ako uzmemo cijev u obliku slova U i nalijemo u nju vodu, vidjet ćemo da će voda u jednom i drugom kraku biti jednako visoko. To proizlazi iz činjenice što hidrostatski tlak na svakom mjestu cijevi koja spaja posude ovisi samo o visini stupca tekućine do površine nad tim mjestom. Kad bi visine obiju strana kod cijevi istog presjeka bile različito visoke, značilo bi da s jedne strane djeluje veća sila nego s druge, pa bi to izazvalo strujanje tekućine dok se ne bi izjednačile visine u posudama. U vodokaznoj cijevi kotla voda stoji jednako visoko kao i u kotlu. Kad se u blizini rijeke iskopa bunar, voda koja se iz rijeke provlači kroz pjeskovito tlo, takozvana temeljna voda, napuni bunar i stoji jednako visoko kao što je i vodostaj rijeke.

Nalaze li se u U cijevi dvije tekućine koje se ne miješaju, na primjer ulje i voda, dakle različitih specifičnih težina, obje razine tekućina u istoj visini. Ulje ima manju specifičnu težinu γ₁, pa je potreban viši stupac ulja da svojim pritiskom drži ravnotežu stupcu vode u drugom kraku. Vrijedi:

[math]\displaystyle{ \frac{\gamma_1}{\gamma_2} = \frac{\rho_1}{\rho_2} = \frac{h_2}{h_1} }[/math]

Zaključak: specifične težine, odnosno gustoće dviju tekućina u spojenim posudama odnose se obrnuto proporcionalno kao visine njihovih stupaca. Iz navedenog izraza vidimo da ovakva cijev omogućuje određivanje specifične težine neke tekućine ako su poznate ostale 3 veličine.