凹液面的附加压强公式
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发布时间:2023-02-26 00:10
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时间:2024-12-04 13:47
弯曲液面的 附加压强 第二节 弯曲液面的附加压强 一、液面受力分析: 当液体的自由表面是水平面的情况时,表面张力与液体表面平行。 无论哪种形状的液面,当它处在静止状态时,液面的任何一部分都受四
个力的作用而平衡: 第一个力 —— 周围液面对它的表面张力; 第二个力 —— 液面外部气体对它的静压力; 第三个力 —— 液面内部液体对它的静压力; 第四个力 —— 液面本身所受的重力比上述三个力小得多,可以忽略不计。 二、附加压强 (additional pressure) 附加压强 —— 液面内、外静压强之差。 Ps =( Pi – Po ) 附加压强是由表面张力的合力所形成的。 凸液面的附加压强为正, Ps = Pi-Po > 0 。 凹液面的附加压强为负, Ps = Pi-Po < 0 。 水平液面附加压强为零, Ps = Pi-Po = 0 。 水平面液面:考虑液面中面积为S的一小液面。 研究以AB为直径的一个环作为边界,由于环上每点的两边都存在等大反向的表面张力,且液面AB环受到的表面张力是水平的,并与AB环的周界线垂直,它们相互平衡,所以合力为零。 以Po和Pi分别表示液面外部空气和液面内部液体对液面所产生的静压强,那么在竖直方向的两个力:向下的压力 Po·S 和向上的压力 Pi·S 也应平衡,即 Po·S = Pi·S。 故液面内外两侧压强相等,即 Po = Pi。 凸液面:研究球面上一面积为S的小液面, 作以AB为弦长的环为周界。由于环上每点两边的表面张力等大反向,且与液面相切,并与周界线垂直,但不在同一平面内。水平分量互相抵消,垂直分量产生一个向下的合力 F ,指向液体内部。故凸液面对其下层的液体产生一向下的压力。 平衡时,向上的压力 Pi·S 与向下的压力 Po·S + F 相平衡, 即 Pi·S = Po·S