靜力學方程描述了哪些物理規律

❶ 理論力學靜力學中，主要研究物體什麼效應

理論力學研究的是物體外效應。

1、靜力學研究作用於物體上的力系的簡化理論及力系平衡條件；運動學只從幾何角度研究物體機械運動特性而不涉及物體的受力；動力學則研究物體機械運動與受力的關系。

2、動力學是理論力學的核心內容。理論力學的研究方法是從一些由經驗或實驗歸納出的反映客觀規律的基本公理或定律出發，經過數學演繹得出物體機械運動在一般情況下的規律及具體問題中的特徵。

3、理論力學中的物體主要指質點、剛體及剛體系，當物體的變形不能忽略時，則成為變形體力學（如材料力學、彈性力學等）的討論對象。

(1)靜力學方程描述了哪些物理規律擴展閱讀：

1、理論力學所研究的對象（即所採用的力學模型）為質點或質點系時，稱為質點力學或質點系力學；如為剛體時，稱為剛體力學。因所研究問題的不同，理論力學又可分為靜力學、運動學和動力學三部分。靜力學研究物體在力作用下處於平衡的規律。

2、運動學研究物體運動的幾何性質。動力學研究物體在力作用下的運動規律。 理論力學的重要分支有振動理論、運動穩定性理論、陀螺儀理論、變質量體力學、剛體系統動力學、自動控制理論等。這些內容，有時總稱為一般力學。

3、理論力學與許多技術學科直接有關，如水力學、材料力學、結構力學、機器與機構理論、外彈道學、飛行力學等，是這些學科的基礎。

❷ 列舉靜力學的基本原理和推理

靜力學（statics）是理論力學的一個分支，研究質點系受力作用時的平衡規律。伐里農1725年引入的。靜力學也可應用於動力學。藉助於達朗伯原理，可將動力學問題化為靜力學問題的形式。靜力學在工程技術中有廣泛的應用。例如設計房梁的截面，一般須先根據平衡條件由粱所受的規定載荷求出未知的約束力，然後再進行梁的強度和剛度分析。平衡是物體機械運動的特殊形式，嚴格地說，物體相對於慣性參照系處於靜止或作勻速直線運動的狀態，即加速度為零的狀態都稱為平衡。對於一般工程問題，平衡狀態是以地球為參照系確定的。靜力學還研究力系的簡化和物體受力分析的基本方法。
發展簡史/靜力學[力學詞彙]
靜力學圖冊
靜力學一詞是法國數學、力學家皮埃爾·伐里農於1725年引入的。
從現存的古代建築，可以推測當時的建築者已使用了某些由經驗得來的力學知識，並且為了舉高和搬運重物，已經能運用一些簡單機械(例如杠桿、滑輪和斜面等)。
靜力學是從公元前三世紀開始發展，到公元16世紀伽利略奠定動力學基礎為止。這期間經歷了西歐奴隸社會後期，封建時期和文藝復興初期。因農業、建築業的要求，以及同貿易發展有關的精密衡量的需要，推動了力學的發展。人們在使用簡單的工具和機械的基礎上，逐漸總結出力學的概念和公理。例如，從滑輪和杠桿得出力矩的概念；從斜面得出力的平行四邊形法則等。
阿基米德是使靜力學成為一門真正科學的奠基者。在他的關於平面圖形的平衡和重心的著作中，創立了杠桿理論，並且奠定了靜力學的主要原理。阿基米德得出的杠桿平衡條件是：若杠桿兩臂的長度同其上的物體的重量成反比，則此二物體必處於平衡狀態。阿基米德是第一個使用嚴密推理來求出平行四邊形、三角形和梯形物體的重心位置的人，他還應用近似法，求出了拋物線段的重心。
著名的義大利藝術家、物理學家和工程師達·芬奇是文藝復興時期首先跳出中世紀煩瑣科學人們中的一個，他認為實驗和運用數學解決力學問題有巨大意義。他應用力矩法解釋了滑輪的工作原理；應用虛位移原理的概念來分析起重機構中的滑輪和杠桿系統；在他的一份草稿中，他還分析了鉛垂力奇力的分解；研究了物體的斜面運動和滑動摩擦阻力，首先得出了滑動摩擦阻力同物體的摩擦接觸面的大小無關的結論。
對物體在斜面上的力學問題的研究，最有功績的是斯蒂文，他得出並論證了力的平行四邊形法則。靜力學一直到伐里農提出了著名的伐里農定理後才完備起來。他和潘索多邊形原理是圖解靜力學的基礎。
圖解靜力學（Graphic statics），靜力學中用作圖方式求解問題的一種方法。所得結果的精確度雖不如數解法，但能迅速得出一目瞭然的答案，故在一般工程結構的設計中也常採用。用此法進行設計，便於隨時調整原始數據和迅速找出計算過程中的錯誤，並可用以比較幾種設計方案的長處和短處。
分析靜力學是義大利數學家、力學家J．L．拉格朗日提出來的，他在大型著作《分析力學》中，根據虛位移原理，用嚴格的分析方法敘述了整個力學理論。虛位移原理早在1717年已由伯努利指出，而應用這個原理解決力學問題的方法的進一步發展和對它的數學研究卻是拉格朗日的功績。
我國古代科學家對靜力學有著重大的貢獻。春秋戰國時期偉大的哲學家墨翟（公元前5世紀至4世紀）在他的代表作《墨經》中，對杠桿、輪軸和斜面作了分析，並明確指出「衡……長重者下，短輕者上」，提出了杠桿的平衡原理。

❸ 　流體靜力學

流體靜力學是研究流體在靜止或平衡時的規律，以及這些規律的應用。靜止流體不顯示內部摩擦力，不考慮粘度問題。

一、流體的靜壓強

流體垂直作用於單位面積上的力，稱為流體壓力強度，亦稱為流體的靜壓強，簡稱壓強，其表達式為

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式中p_s——流體的靜壓強（N/m²）；

p——垂直作用於流體表面上的壓力（N）；

A——作用面的面積（m²）。

在SI單位中，壓強的單位是N/m²，稱為帕斯卡，以Pa表示，過去常採用其它單位，如atm（物理大氣壓）、某流體柱高度、bar（巴）或kgf/cm²等，它們之間的換算關系為：

1atm＝1.033kgf/cm²＝760mm Hg（汞柱）＝10.33m H₂O（水柱）＝1.0133bar＝1.0133×10m⁵N/m²

工程上為了使用和換算方便，常將1kgf/cm²，稱為1工程大氣壓。

於是

1kgf/cm²＝735.6mm Hg＝10m H₂0＝0.9807 bar＝9.807×10⁴N/m²

流體的壓強，除用不同的單位來計量外，還可以用不同的方法來表示。

以絕對零壓作起點計算的壓強，稱為絕對壓強，是流體的真實壓強。

流體的壓強可用測壓儀表來測量。當被測流體的絕對壓強大於外界大氣壓強時，所用的測壓儀表稱為壓強表。壓強表上的讀數表示被測流體的絕對壓強比大氣壓強高出的數值，稱為表壓強，即：

表壓強＝絕對壓強-大氣壓強

當被測流體的絕對壓強小於外界大氣壓強時，所用測壓儀表稱為真空表。真空表上的讀數表示被測流體的絕對壓強低於大氣壓強的數值，稱為真空度，即：

真空度＝大氣壓強-絕對壓強

顯然，設備內流體的絕對壓強愈低，它的真空度就愈高。真空度又是表壓強的負值，例如，真空度為600mm Hg，則表壓強是-600mm Hg。

絕對壓強、表壓強與真空度之間的關系，可以用圖1-2表示。

圖1-2絕對壓強、表壓強與真空度之間的關系

為了避免不必要的錯誤，壓強數值用表壓或真空度表示時，必須在其單位後加括弧說明。如2000N/m²（表壓）、400mm Hg（真空度）等。如果沒有註明，即為絕對壓強。

按照國家規定，我國企業現在生產的壓力表均以千帕（kPa）、兆帕（MPa）表示，廢除了kgf/cm²的表示。

二、流體靜力學基本方程式

靜止的流體，是在容器限制的條件下達到靜止平衡，因而處於相對靜止狀態。受重力的作用，靜止流體內部各點的壓力是不同的。現在我們來研究靜止流體內部壓力變化的規律。

圖1-3所示的容器內盛有密度為ρ的靜止液體，在液體內部任意劃出一底面積為A的垂直液柱。若以容器底為基準水平面，則液柱的上、下底面與基準水平面的垂直距離分別為z₁和z₂。

圖1-3流體靜力學基本方程式的推導

在垂直方向上作用於液柱上的力有：

（1）作用於上底面的壓力F₁；

（2）作用於下底面的壓力F₂；

（3）作用於整個液柱的重力W＝ρgA（z₁-z₂）。

由於流體靜壓力的方向總是和作用面相垂直且指向該作用面，所以F₁的方向必然是垂直向下，F₂是垂直向上，而重力的方向自然是垂直向下，取向上的作用力為正值。

液柱處於靜止狀態時，在垂直方向上各力的代數和應為零，即：

F₂-F₁-ρgA（z₁-z₂）＝0

把上式各項除以A，又因

；

。於是上式便可整理為：

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為了討論方便，對式（1-12）進行適當的變換，即將液柱的上底面取在容器的液面上，設液面上方的壓強為p₀，下底面取在距液面任意距離h處，作用於其上的壓強為p₀，則p₁＝p₀,p₂＝p,z₁-z₂＝h，於是式1-12可改寫為：

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式（1-12）及（1-12a）稱為流體靜力學基本方程式，說明在重力作用下，靜止液體內部壓強的變化規律。由式（1-12a）可見：

（1）當容器液面上方的壓強p₀一定時，靜止液體內部任一點壓強p的大小與液體本身的密度ρ和該點距液面的深度h有關。因此，在靜止的、連續的同一液體內，處於同一水平面上各點的壓強都相等。

（2）當液面上方的壓強p₀有改變時，液體內部各點的壓強p也發生同樣大小的改變。

（3）式（1-12a）可改寫為：

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上式說明，壓強差的大小可以用一定高度的液體柱來表示。由此可以引伸出壓強的大小也可用一定高度的液體柱表示，這就是前面所介紹的壓強可以用mm Hg、mH₂O等單位來計量的依據。當用液柱高度表示壓強或壓強差時，必須註明是何種液體，否則就失去了意義。

靜力學基本方程式是以液體為例推導出來的，也適用於氣體。值得注意的是：式（1-12）或（1-12a）只適用於連通著的同一種流體內部，因為它們是根據靜止的同一種連續的液柱導出的。

三、流體靜力學基本方程式的應用

（一）液柱壓強計（U型管壓差計）

常用的U型管壓差計的結構如圖1-4所示。在U型的玻璃管內，裝有液體A，稱為指示液。指示液的密度應大於被測流體，要與被測流體不互溶，且不起化學作用。這種壓強計，可用來測一點的壓強，或兩點的壓強差。

圖1-4U形管壓差計

將U型管的兩端分別與測壓點1、2相連接，如果這兩點的壓強p₁和p₂不等（圖中p₁＞p₂），則指示液在U型管兩側出現液面高差R，在低壓側的液面比高壓側高。R值越大，兩點壓強差就越大。由R和指示液的密度ρ_示可求得p₁和p₂之間的差值。（p₁-p₂）與R、ρ_示的關系，可根據流體靜力學基本方程式求得。

在U型管下部的液體是指示液，其密度為ρ_示，上部為被測流體，其密度為p₀。圖中3、4兩點的靜壓強是相等的，因為這兩點都在連通著的同一種靜止流體（指示液）內，並且在同一個水平面上。1、2兩點雖然在同一水平面上，但不在連通著的同一種靜止流體內，所以1、2兩點的壓強不相等。通過p₃＝p₄這個關系，便可求出p₁-p₂值。

根據流體靜力學基本方程式，從U型管左側來計算，可得

p₃＝p₁＋（h+R）p₀g

同理，從U型管的右側計算，可得

p₄＝p₂+hρ₀g+Rρ_示g

因為p₃＝p₄

所以p₁＋（h+R）ρ₀g＝p₂+hρ₀g+Rρ_示g

簡化上式，得

由式（1-13）可知，（p₁-p₂）只與讀數R和兩流體的密度差有關。在測一定的壓差值p₁-p₂時，（ρ_示-p₀）數值越小，則讀數R越大。為了使讀數R值大小適當，應選用密度適宜的指示液。常用的指示液有水銀、四氯化碳、水、煤油等。

（二）液位的測量

在工廠中經常要了解容器里液體的貯存量，或需要控制設備里的液面，因此要進行液位的測量。大多數液位計的作用原理均遵循靜止液體內部壓強變化的規律。

最原始的液位計是於容器底部壁及液面上方器壁處各開一小孔，兩孔間用玻璃管相連。玻璃管內所示的液面高度即為容器內的液面高度。這個結構易於破損，而且不便於遠處觀測。下面介紹利用液柱壓差計測量液位的方法。

如圖1-5所示，於容器或設備1外邊設一個稱為平衡器的小室2，裡面所裝的液體與容器里的相同，平衡器里液面的高度維持在容器液面允許到達的最大高度處。用一裝有指示液的U管壓差計3把容器與平衡器連通起來，由壓差計讀數R便可換算出容器里的液面高度。容器里的液面達到最大的高度時，壓差計讀數為零，液面愈低，壓差計的讀數愈大。

圖1-5壓差法測量液位

1-容器；2-平衡器的小室；3-U形管壓差計

❹ 靜力學基本方程的意義是什麼

1、幾何意義：第一項代表位置水頭，靜流體中某點至基準面的高度，與基準面有關

第二項
壓力水頭
靜流體中某點上方液柱的高度，與基準面無關
前兩項的和是測壓管水頭
2、物理意義：第一項是比位能，單位重量流體所具有的位置勢能，
第二項是比壓能
單位重量流體的壓力勢能，在p作用下，上升
h=p/γ
即流體位置勢能的增加
兩項之和
比總勢能
(4)靜力學方程描述了哪些物理規律擴展閱讀
在工程上最常見的流體平衡時指流體相對於地球沒有運動的靜止狀態，也就是質量力只有重力作用下的情況。
靜力學基本方程式：
p=p0+γh
它說明
（1）靜止流體中任一點的壓力p等於表面壓力p0與從該點到流體自由表面的單位面積上的液柱重量（γh）之和。該式子可以求出靜止流體中任一點靜水壓力。
（2）在靜止流體中，壓力隨深度按線性規律變化。式子中變數僅為p和h，而p=f(h)為一次函數。
（3）在靜止流體中，相同沉沒深度（h=常數）各點處壓力相等。也就是在同一個連續的重力作用下的靜止流體的水表面都是等壓面。但必須注意，這個結論只是對互相連通而又是同一種流體才適用。
參考資料
靜力學基本方程式_網路

❺ 流體靜力學基本方程式

靜力學基本方程式是：p=p0+pgh=p0+γh