Hüdrostaatika: erinevus redaktsioonide vahel

Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Rezabot (arutelu | kaastöö)
toim ja viiteid
1. rida:
{{pooleli}}
'''Hüdrostaatika''' ([[kreeka keel|kreeka]] sõnadest ''hydor'' 'vesi' + ''statike'' 'liikumatu') on [[hüdromehaanika]] haru, mis uurib [[tasakaalus vedelik|tasakaalus]] olevat [[vedelik]]ku<ref name="Maastik jt, 1995"/>.
 
==Vedeliku tasakaal==
Vedeliku tasakaal võib olla [[absoluutne tasakaal|absoluutne]] või [[suhteline tasakaal|suhteline]].
 
Vedeliku tasakaal võib olla absoluutne või suhteline.
 
*Absoluutseks loetakse tasakaalu, mille korral vedelik on liikumatus anumas ning talle mõjub vaid raskuskiirendus.
9. rida:
 
==Hüdrostaatiline rõhk==
 
{{vaata|Hüdrostaatiline rõhk}}
 
16. rida ⟶ 15. rida:
Hüdrostaatilisel rõhul on kaks omadust:
 
*hüdrostaatiline rõhk mõjub pinnaga risti;
*hüdrostaatiline rõhk mingis punktis on kõikides suundades ühesugune.
 
==Vedeliku tasakaalu diferentsiaalvõrrandid==
[[Pilt:Vedeliku tasakaal uus.jpg|thumb|500px|Vedeliku tasakaalu diferentsiaalvõrrandite tuletamine. Punkt p asub kuubi keskel.]]
 
Et selgitada, millest sõltub hüdrostaatiline rõhk, vaadeldakse niisuguse seisvas vedelikus paikneva [[elementaarristtahukas|elementaarristtahuka]] tasakaalu, mille mõõtmed on dx, dy ja dz<ref name="Maastik jt, 1995"/>. [[D'Alemberti printsiip|D'Alembert'i printsiibi]] kohaselt peab sellele risttahukale mõjuvate mis tahes suunaliste jõudude summa võrduma nulliga<ref name="Maastik jt, 1995"/>.
[[Pilt:Vedeliku tasakaal uus.jpg|thumb|500px|Vedeliku tasakaalu diferentsiaalvõrrandite tuletamine. Punkt p asub kuubi keskel.]]
Et selgitada, millest sõltub hüdrostaatiline rõhk, vaadeldakse niisuguse seisvas vedelikus paikneva elementaarristtahuka tasakaalu, mille mõõtmed on dx, dy ja dz. [[D'Alemberti printsiip|D'Alembert'i printsiibi]] kohaselt peab sellele risttahukale mõjuvate mis tahes suunaliste jõudude summa võrduma nulliga.
 
Et vedelik seisab paigal, mõjuvad risttahukale pinnajõududest[[pinnajõud]]udest üksnes rõhujõud<ref name="Maastik jt, 1995"/>.
 
Olgu rõhk risttahuka keskel p. etEt vedelik on [[pidev keskkond]] siis on ka rõhk ruumikoordinaatide suhtes [[pidev funktsioon]] ning selle muutus on kirjeldatav [[Taylori rida|Taylori reaga]]. Kui võtta reast kaks esimest liiget, saab elementaarristtahuka tahkudel ABCD ja A'B'C'D' rõhud vastavalt<ref name="Maastik jt, 1995"/> <math> p- \frac{ \partial p}{ \partial x} \frac {dx}{2} </math> ja <math>p+ \frac{ \partial p}{ \partial x} \frac {dx}{2}</math>. Rõhujõud neil tahkudel:
<math>d F'_{px}=(p- \frac{ \partial p}{ \partial x} \frac {dx}{2})dy\ dz</math>
 
32. rida ⟶ 31. rida:
<math>d F'_{px}=(p+ \frac{ \partial p}{ \partial x} \frac {dx}{2})dy\ dz</math>
 
Elementaarristtahukale mõjuv massijõud <math>dF_m=dma \frac{}{}</math>, kus a on kiirendus ja risttahuka mass<ref name="Maastik jt, 1995"/> <math>dm= \rho \ dx\ dy\ dz</math>. Massijõu rõhtkomponent
<math>dF_{mx}= \rho a_x\ dx\ dy\ dz</math>, kus <math>a_x \frac{}{}</math> on kiirenduse x- telje suunaline komponent.
 
Et risttahukas on tasakaalus, peab rõhtjõudude summa võrduma nulliga:
43. rida ⟶ 42. rida:
<math>dF'_{pz}-dF''_{pz}+ \rho a_z\ dx\ dy\ dz=0</math>
 
PärastlihtsustusiPärast lihtsustusi ja võrrandite jagamist elementaarristtahukasse mahtuva vedeliku massiga <math>dm= \rho\ dx\ dy\ dz \frac{}{}</math> jõutakse avaldisteni
 
<math>\left\{\begin{matrix} a_x= \frac{1}{ \rho } \frac{ \partial p}{ \partial x} \\ a_y= \frac{1}{ \rho } \frac{ \partial p}{ \partial y} \\ a_z= \frac{1}{ \rho } \frac{ \partial p}{ \partial z}\end{matrix}\right.</math>
52. rida ⟶ 51. rida:
 
<math>a_x\ dx+a_y\ dy+a_z\ dz= \frac{1}{ \rho}( \frac{ \partial p}{ \partial x}dx+ \frac{ \partial p}{ \partial y}dy+ \frac{ \partial p}{ \partial z}dz)= \frac{1}{ \rho}dp</math>.
 
Need on Euleri hüdrostaatika diferentsiaalvõrrandid, mis avaldati 1755. a<ref name="Maastik jt, 1995"/>.
 
Rõhku tasakaalus olevas vedelikus kirjeldab avaldis
58. rida ⟶ 59. rida:
 
==Samarõhupind==
 
{{vaata|Samarõhupind}}
 
64. rida:
 
==Hüdrostaatika põhivõrrand==
 
{{vaata|Hüdrostaatika põhivõrrand}}
 
Hüdrostaatika põhivõrrandi rakendusvorm on <math>p=p_0+ \rho gh \frac{}{}</math>, kus p<sub>0</sub> on rõhk vedeliku pinnal ning ρgh vedelikusamba avaldatav lisarõhk.
 
 
==Absoluutrõhk, ülerõhk ja vaakum ning nende mõõtmine==
 
Kui hüdrostaatika põhivõrrandis <math>p=p_0+ \rho gh \frac{}{}</math> rõhk vabapinnale p<sub>0</sub> võrdub atmosfäärirõhuga (õhurõhuga) p<sub>at</sub>, siis saab arvutada absoluutrõhku. See tähendab rõhku milles sisaldub ka õhurõhk:<math> p_{abs}=p_{at}+ \rho gh \frac{}{}</math>.
 
105. rida ⟶ 102. rida:
[[Euleri hüdrostaatika diferentsiaalvõrrandid|Euleri diferentsiaalvõrrandite]] tuletamisel jagatakse võrrandid läbi ρ dx dy dz-ga, see tähendab [[elementaarmass]]iga dm. sellega taandatakse võrrandid massiühikule. Hüdrostaatika põhivõrrandi <math>z+ \frac{p}{ \rho g}=const</math>
 
== Viited ==
{{Viited|allikad=
<ref name="Maastik jt, 1995">Maastik, A., Haldre, H., Koppel, T. & L. Paal, 1995. Hüdraulika ja pumbad. Tartu, Greif. Lk 17– .</ref>}}
 
==Kasutatud kirjandus==
*Maastik, A., Haldre, H., Koppel, T. & L. Paal, 1995. Hüdraulika ja pumbad. Tartu, Greif. 468 lk.
 
[[Kategooria:Hüdrostaatika| ]]