水静力学

[拼音]：shuijinglixue

[外文]：hydrostatics

研究液体静止状态下的力学规律及其在工程中的应用，是水力学中首先发展的一个分支。

静止状态是指液体内部质点间无宏观运动，因而不表现粘滞性的影响，不存在剪切力和拉力，只有压力。单位面积上的压力称为指定面积的平均压强。若包含某点的面积趋于无限小时，则此无限小面积上的压力和面积之比的极限，称为该点的压强，以P表示。

研究液体内部压强的空间分布是水静力学的中心任务。由此可求得液体作用于工程构筑物固体壁上的压力，为构筑物的稳定性及强度计算提供依据。

压强在空间的分布

由于静止液体中无剪切力，则某点压强的大小与面的方位无关，即空间内任一点处有唯一的压强值。静止液体中的两点间的压强差等于液体单位体积重量（即重度 γ）与该两点铅垂高度差 (Δh)的乘积()。

在静止流体（液体或气体）中取一微小六面体为隔离体，考虑其所受外力的平衡，得描述压强分布的普遍规律

dP＝ρ(Xdx+Ydy+Zdz)式中ρ为密度；X、Y、Z为在坐标x、y、z方向上单位质量的质量力。

由上式可知，空间各点压强相等的面(称为等压面)的法线方向与质量力的方向一致。例如，当流体的质量力仅为重力时，等压面为水平面；当质量力除重力外，尚有绕容器纵轴作等角速旋转的离心力时，等压面为抛物面。

平面和曲面壁上的压力

将压强分布ΔP＝γΔh应用于面积为 A的平面上，可得液体作用在平面壁上的压力P：

P＝P_GA

式中P_G为平面面积A的形心G处的压强。

液体对二向曲面（图1中的AB）的压力，可分成水平分力和铅垂分力。水平分力等于曲面AB的投影平面A′B′上的压力；铅垂分力等于曲面 AB以上至水面所形成体积 ABCD中液体的重量。体积ABCD称为曲面AB的压力体。

浮力

船舶、沉箱、浮桥等浮体在液体中的曲面ACB，可分为AC和BC两部分(图2)。两部分所受液体压力的水平分力，因大小相等、方向相反而相互抵消。曲面ACB的铅垂分力为压力体的液重，即排开液体的重量，其方向向上，此力称为浮体的浮力。