Короткий довідник з фізики

Формули основних розділів

Гідродинаміка

розділ фізики, що вивчає рух рідин та їх взаємодію з твердими тілами та зовнішніми силами (наприклад, гравітацією або тиском)

1. Тиск у механіці

Загальне визначення тиску:

Формула тиску як відношення сили до площі поверхні

p= F S
Що означає ця формула?

Тиск — це сила, що діє на кожну одиницю площі. Чим менша площа контакту при тій самій силі, тим більший створюється тиск. Одиниця виміру — Паскаль (Па).

Гідростатичний тиск (у рідині):

Формула тиску рідини на глибині: добуток густини, прискорення вільного падіння та глибини

p=ρ·g·h
Що означає ця формула?

Цей тиск створюється в рідині за рахунок її ваги. Чим глибше, тим більша висота стовпа рідини — і тим вищий тиск. Він залежить від густини речовини, прискорення вільного падіння та глибини точки.

2. Закони течії рідини

Об'ємна витрата:

Формула об'ємної витрати рідини як добуток швидкості течії та площі поперечного перерізу

Q=v·S
Що означає ця формула?

Формула показує, який об'єм рідини проходить через поперечний переріз за одиницю часу. Витрата залежить від швидкості потоку та площі поперечного перерізу труби. Одиниці виміру — м³/с.

Незмінність потоку в звуженнях:

Формула нерозривності потоку рідини в ділянках зі змінним поперечним перерізом

S1·v1 = S2·v2
Що означає ця формула?

Якщо потік рідини зберігається, то при звуженні труби швидкість збільшується. Ця формула відображає закон збереження об'єму: що входить, те й виходить.

3. Рівняння Бернуллі (для ідеальної рідини)

Баланс енергії вздовж потоку:

Формула Бернуллі: сума тиску, кінетичної та потенційної енергії в ділянці потоку залишається постійною

p+ ρ·v2 2 +ρ·g·h =const
Що означає ця формула?

Рівняння Бернуллі виражає збереження повної енергії потоку: сума тиску, кінетичної енергії та потенційної енергії зберігається вздовж потоку. Застосовне до ідеальної рідини (без в'язкості), потік має бути стаціонарним.

Чим вища швидкість — тим нижчий тиск, і навпаки. Цей ефект є основою роботи літаків, карбюраторів та гідравлічних систем.

4. Закон Паскаля

Коли зовнішній тиск прикладається до рідини (або газу) в замкненому об'ємі, він передається без зменшення в усіх напрямках і до кожної точки об'єму.

Що це означає на практиці?

Завдяки закону Паскаля працюють гідравлічні преси, гальма, домкрати та інші системи. Невелика сила на малій площі може бути передана як велика сила на великій площі, без втрати тиску.

💡 Закон Паскаля також можна розглядати як наслідок закону збереження енергії: тиск не зникає і не з'являється довільно, а лише передається. Крім того, він дійсний не тільки для рідин, а й для стисливих середовищ — наприклад, газів.