Strömungsmechanik


Druckkraft

   


Definition


Es ist eine Druckkraft, die während des Kontakts zwischen einer Flüssigkeit (einem Gas oder einer Flüssigkeit) und einem anderen Körper ausgeübt wird.


Eigenschaften einer Presskraft


  • Anwendungspunkt

Es handelt sich um eine Kraft, die auf der Oberfläche verteilt ist, und man kann davon ausgehen, dass die resultierende Kraft auf die Mitte der Kontaktfläche wirkt.

  • Richtung

Sie wird in einer Richtung senkrecht zur Kontaktfläche ausgeübt

  • Bedeutung

Da es sich um eine Druckkraft handelt, wird sie von der Flüssigkeit auf den Körper ausgeübt

  • Wert

Es hängt vom Druck und der Kontaktfläche ab 

 

Berechnen Sie den Wert einer Presskraft


Wenn ein System eine Oberfläche S hat, die mit einer Flüssigkeit in Kontakt steht, deren Druck an allen Punkten dieser Oberfläche einen Wert P hat, kann die von der Flüssigkeit auf diese Oberfläche ausgeübte Druckkraft F unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:

F = P x S


oder:

  • Die Druckeinheit ist der Pascal (Pa)
  • Die Flächeneinheit ist Quadratmeter (m2 )
  • Die Krafteinheit ist der Newton (N)


Hinweis

Diese Beziehung ist nur anwendbar, wenn der Druck an allen Punkten einer Oberfläche identisch ist, wie zum Beispiel am Boden eines Behälters oder an einer horizontalen flachen Oberfläche einer der Flächen eines untergetauchten Körpers. Andererseits ist es nicht möglich, es zu verwenden, wenn der Druck nicht über die gesamte Oberfläche den gleichen Wert hat, so dass es nicht an der Seitenwand eines Behälters oder an der vertikalen Seite eines untergetauchten Körpers verwendet werden kann.

Beispiel

Ein zylindrischer Tank mit Radius r = 2,00 m und Höhe h = 4,00 m ist mit Wasser gefüllt. Wir wollen den Wert der Druckkraft berechnen, die das Wasser auf den Tankboden ausübt.

Wir verwenden die Formel F = P x S

S ist die Oberfläche der Scheibe mit dem Radius r = 2,00 m,
also S = π .r 2
S = π. 2,002
S = 12,6 m2

P ist der Druck am Boden des Tanks, der unter Verwendung der folgenden Beziehung berechnet werden kann:
P = ρ x g x z + Patm
Mit ρWasser = 1000 kg / m3 , g = 9,81 N.kg-1, Patm = 101325 Pa und zB = 4,00 m
P = 1000,9,81,4,00 + 101325
P = 1,40,105 Pa

Wenn wir jede Größe der ursprünglichen Beziehung durch einen Wert ersetzen, erhalten wir:

F = 1,40.105 x 12,6
F = 1,76.106 N


Vektor mit einer Druckkraft verbunden


Die Eigenschaften dieses Vektors sind wie folgt:

  • Ursprung : Zentrum der Kontaktfläche zwischen Körper und Flüssigkeit
  • Richtung : senkrecht zur Kontaktfläche
  • Das heißt : von der Flüssigkeit zur Oberfläche
  • Länge : proportional zum Wert der Kraft


Archimedes 'Schub- und Druckkräfte


Der Schub von Archimedes ist eine Kraft, die jeder untergetauchte Körper erfährt. Wenn sie das Gewicht ausgleicht, lässt sie einen Körper schweben.

Die Aussage des Archimedes-Prinzips, die diesen Schub beschreibt, lautet wie folgt:
Jeder untergetauchte Körper erfährt eine vertikale Schubkraft, die nach oben gerichtet ist und deren Wert dem Gewicht des verdrängten Wasservolumens entspricht.

Es kann gezeigt werden, dass dieser Schub tatsächlich das Ergebnis der Druckkräfte ist, die von der Flüssigkeit auf die gesamte Oberfläche in Kontakt mit der Flüssigkeit ausgeübt werden. In einer Bilanz müssen wir daher darauf achten, die beiden nicht zu erwähnen



        
 

 

 

 

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