1.44. Гидродинамическое давление.

При установившемся движении жидкости теорема Бернулли позволяет еще больше выяснить характер давления. В покоящейся жидкости в каждой точке имеется гидростатическое давление и закон Архимеда утверждает, что на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости. Частицы жидкости также подчиняются этому закону, и поэтому они находятся в равновесии под действием гидростатического давления и силы тяжести. Отсюда следует, что величина является константой во всей жидкости. Если жидкость движется, то подъемная сила еще действует, так что если мы напишем

то теорема Бернулли дает

и, следовательно,

где новая константа.

Формула (1) выражает теорему Бернулли для случая отсутствия силы тяжести.

Величину можно назвать гидродинамическим давлением, или давлением, обусловленным движением. В дальнейшем будет установлено, что знание гидродинамического давления позволит вычислить результирующее действие жидкости на погруженное тело; вначале мы должны определить только воздействие, обусловленное давлением и добавить результат действия давления известного из законов гидростатики. Это очень важный результат, используя который мы можем пренебречь внешней силой тяжести при исследовании многих задач.

Часто считают, что гидродинамические задачи, в которых пренебрегают внешними силами, имеют искусственный и непрактический характер. На самом деле это не так. Пренебрежение внешними силами является только способом избежать ненужные осложнения при исследовании гидродинамических задач. Следовательно, нужно помнить, что если мы пренебрегаем внешними силами, то мы вычисляем действие гидродинамического давления.

Из формулы (1) мы видим, что гидродинамическое давление больше там, где скорость меньше, а также что наибольшее гидродинамическое давление имеет место в точках с нулевой скоростью.

Однако необходимо отметить, что применение способа гидродинамического давления может быть оправдано только в том случае, если границы жидкости неподвижны, так как только при этих условиях гидродинамическое давление постоянно в данной точке. Если жидкость имеет колеблющуюся свободную поверхность, то гидростатическое давление в фиксированной точке будет изменяться и мы должны будем рассматривать полное давление.

В случае сжимаемых жидкостей давление, обусловленное движением, обычно называют аэродинамическим давлением.