静力学方程描述了哪些物理规律

❶ 理论力学静力学中，主要研究物体什么效应

理论力学研究的是物体外效应。

1、静力学研究作用于物体上的力系的简化理论及力系平衡条件；运动学只从几何角度研究物体机械运动特性而不涉及物体的受力；动力学则研究物体机械运动与受力的关系。

2、动力学是理论力学的核心内容。理论力学的研究方法是从一些由经验或实验归纳出的反映客观规律的基本公理或定律出发，经过数学演绎得出物体机械运动在一般情况下的规律及具体问题中的特征。

3、理论力学中的物体主要指质点、刚体及刚体系，当物体的变形不能忽略时，则成为变形体力学（如材料力学、弹性力学等）的讨论对象。

(1)静力学方程描述了哪些物理规律扩展阅读：

1、理论力学所研究的对象（即所采用的力学模型）为质点或质点系时，称为质点力学或质点系力学；如为刚体时，称为刚体力学。因所研究问题的不同，理论力学又可分为静力学、运动学和动力学三部分。静力学研究物体在力作用下处于平衡的规律。

2、运动学研究物体运动的几何性质。动力学研究物体在力作用下的运动规律。 理论力学的重要分支有振动理论、运动稳定性理论、陀螺仪理论、变质量体力学、刚体系统动力学、自动控制理论等。这些内容，有时总称为一般力学。

3、理论力学与许多技术学科直接有关，如水力学、材料力学、结构力学、机器与机构理论、外弹道学、飞行力学等，是这些学科的基础。

❷ 列举静力学的基本原理和推理

静力学（statics）是理论力学的一个分支，研究质点系受力作用时的平衡规律。伐里农1725年引入的。静力学也可应用于动力学。借助于达朗伯原理，可将动力学问题化为静力学问题的形式。静力学在工程技术中有广泛的应用。例如设计房梁的截面，一般须先根据平衡条件由粱所受的规定载荷求出未知的约束力，然后再进行梁的强度和刚度分析。平衡是物体机械运动的特殊形式，严格地说，物体相对于惯性参照系处于静止或作匀速直线运动的状态，即加速度为零的状态都称为平衡。对于一般工程问题，平衡状态是以地球为参照系确定的。静力学还研究力系的简化和物体受力分析的基本方法。
发展简史/静力学[力学词汇]
静力学图册
静力学一词是法国数学、力学家皮埃尔·伐里农于1725年引入的。
从现存的古代建筑，可以推测当时的建筑者已使用了某些由经验得来的力学知识，并且为了举高和搬运重物，已经能运用一些简单机械(例如杠杆、滑轮和斜面等)。
静力学是从公元前三世纪开始发展，到公元16世纪伽利略奠定动力学基础为止。这期间经历了西欧奴隶社会后期，封建时期和文艺复兴初期。因农业、建筑业的要求，以及同贸易发展有关的精密衡量的需要，推动了力学的发展。人们在使用简单的工具和机械的基础上，逐渐总结出力学的概念和公理。例如，从滑轮和杠杆得出力矩的概念；从斜面得出力的平行四边形法则等。
阿基米德是使静力学成为一门真正科学的奠基者。在他的关于平面图形的平衡和重心的着作中，创立了杠杆理论，并且奠定了静力学的主要原理。阿基米德得出的杠杆平衡条件是：若杠杆两臂的长度同其上的物体的重量成反比，则此二物体必处于平衡状态。阿基米德是第一个使用严密推理来求出平行四边形、三角形和梯形物体的重心位置的人，他还应用近似法，求出了抛物线段的重心。
着名的意大利艺术家、物理学家和工程师达·芬奇是文艺复兴时期首先跳出中世纪烦琐科学人们中的一个，他认为实验和运用数学解决力学问题有巨大意义。他应用力矩法解释了滑轮的工作原理；应用虚位移原理的概念来分析起重机构中的滑轮和杠杆系统；在他的一份草稿中，他还分析了铅垂力奇力的分解；研究了物体的斜面运动和滑动摩擦阻力，首先得出了滑动摩擦阻力同物体的摩擦接触面的大小无关的结论。
对物体在斜面上的力学问题的研究，最有功绩的是斯蒂文，他得出并论证了力的平行四边形法则。静力学一直到伐里农提出了着名的伐里农定理后才完备起来。他和潘索多边形原理是图解静力学的基础。
图解静力学（Graphic statics），静力学中用作图方式求解问题的一种方法。所得结果的精确度虽不如数解法，但能迅速得出一目了然的答案，故在一般工程结构的设计中也常采用。用此法进行设计，便于随时调整原始数据和迅速找出计算过程中的错误，并可用以比较几种设计方案的长处和短处。
分析静力学是意大利数学家、力学家J．L．拉格朗日提出来的，他在大型着作《分析力学》中，根据虚位移原理，用严格的分析方法叙述了整个力学理论。虚位移原理早在1717年已由伯努利指出，而应用这个原理解决力学问题的方法的进一步发展和对它的数学研究却是拉格朗日的功绩。
我国古代科学家对静力学有着重大的贡献。春秋战国时期伟大的哲学家墨翟（公元前5世纪至4世纪）在他的代表作《墨经》中，对杠杆、轮轴和斜面作了分析，并明确指出“衡……长重者下，短轻者上”，提出了杠杆的平衡原理。

❸ 　流体静力学

流体静力学是研究流体在静止或平衡时的规律，以及这些规律的应用。静止流体不显示内部摩擦力，不考虑粘度问题。

一、流体的静压强

流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体压力强度，亦称为流体的静压强，简称压强，其表达式为

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式中p_s——流体的静压强（N/m²）；

p——垂直作用于流体表面上的压力（N）；

A——作用面的面积（m²）。

在SI单位中，压强的单位是N/m²，称为帕斯卡，以Pa表示，过去常采用其它单位，如atm（物理大气压）、某流体柱高度、bar（巴）或kgf/cm²等，它们之间的换算关系为：

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

工程上为了使用和换算方便，常将1kgf/cm²，称为1工程大气压。

于是

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

流体的压强，除用不同的单位来计量外，还可以用不同的方法来表示。

以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强，是流体的真实压强。

流体的压强可用测压仪表来测量。当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强，即：

表压强＝绝对压强-大气压强

当被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的数值，称为真空度，即：

真空度＝大气压强-绝对压强

显然，设备内流体的绝对压强愈低，它的真空度就愈高。真空度又是表压强的负值，例如，真空度为600mm Hg，则表压强是-600mm Hg。

绝对压强、表压强与真空度之间的关系，可以用图1-2表示。

图1-2绝对压强、表压强与真空度之间的关系

为了避免不必要的错误，压强数值用表压或真空度表示时，必须在其单位后加括号说明。如2000N/m²（表压）、400mm Hg（真空度）等。如果没有注明，即为绝对压强。

按照国家规定，我国企业现在生产的压力表均以千帕（kPa）、兆帕（MPa）表示，废除了kgf/cm²的表示。

二、流体静力学基本方程式

静止的流体，是在容器限制的条件下达到静止平衡，因而处于相对静止状态。受重力的作用，静止流体内部各点的压力是不同的。现在我们来研究静止流体内部压力变化的规律。

图1-3所示的容器内盛有密度为ρ的静止液体，在液体内部任意划出一底面积为A的垂直液柱。若以容器底为基准水平面，则液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分别为z₁和z₂。

图1-3流体静力学基本方程式的推导

在垂直方向上作用于液柱上的力有：

（1）作用于上底面的压力F₁；

（2）作用于下底面的压力F₂；

（3）作用于整个液柱的重力W＝ρgA（z₁-z₂）。

由于流体静压力的方向总是和作用面相垂直且指向该作用面，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，取向上的作用力为正值。

液柱处于静止状态时，在垂直方向上各力的代数和应为零，即：

F₂-F₁-ρgA（z₁-z₂）＝0

把上式各项除以A，又因

；

。于是上式便可整理为：

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为了讨论方便，对式（1-12）进行适当的变换，即将液柱的上底面取在容器的液面上，设液面上方的压强为p₀，下底面取在距液面任意距离h处，作用于其上的压强为p₀，则p₁＝p₀,p₂＝p,z₁-z₂＝h，于是式1-12可改写为：

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式（1-12）及（1-12a）称为流体静力学基本方程式，说明在重力作用下，静止液体内部压强的变化规律。由式（1-12a）可见：

（1）当容器液面上方的压强p₀一定时，静止液体内部任一点压强p的大小与液体本身的密度ρ和该点距液面的深度h有关。因此，在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上各点的压强都相等。

（2）当液面上方的压强p₀有改变时，液体内部各点的压强p也发生同样大小的改变。

（3）式（1-12a）可改写为：

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上式说明，压强差的大小可以用一定高度的液体柱来表示。由此可以引伸出压强的大小也可用一定高度的液体柱表示，这就是前面所介绍的压强可以用mm Hg、mH₂O等单位来计量的依据。当用液柱高度表示压强或压强差时，必须注明是何种液体，否则就失去了意义。

静力学基本方程式是以液体为例推导出来的，也适用于气体。值得注意的是：式（1-12）或（1-12a）只适用于连通着的同一种流体内部，因为它们是根据静止的同一种连续的液柱导出的。

三、流体静力学基本方程式的应用

（一）液柱压强计（U型管压差计）

常用的U型管压差计的结构如图1-4所示。在U型的玻璃管内，装有液体A，称为指示液。指示液的密度应大于被测流体，要与被测流体不互溶，且不起化学作用。这种压强计，可用来测一点的压强，或两点的压强差。

图1-4U形管压差计

将U型管的两端分别与测压点1、2相连接，如果这两点的压强p₁和p₂不等（图中p₁＞p₂），则指示液在U型管两侧出现液面高差R，在低压侧的液面比高压侧高。R值越大，两点压强差就越大。由R和指示液的密度ρ_示可求得p₁和p₂之间的差值。（p₁-p₂）与R、ρ_示的关系，可根据流体静力学基本方程式求得。

在U型管下部的液体是指示液，其密度为ρ_示，上部为被测流体，其密度为p₀。图中3、4两点的静压强是相等的，因为这两点都在连通着的同一种静止流体（指示液）内，并且在同一个水平面上。1、2两点虽然在同一水平面上，但不在连通着的同一种静止流体内，所以1、2两点的压强不相等。通过p₃＝p₄这个关系，便可求出p₁-p₂值。

根据流体静力学基本方程式，从U型管左侧来计算，可得

p₃＝p₁＋（h+R）p₀g

同理，从U型管的右侧计算，可得

p₄＝p₂+hρ₀g+Rρ_示g

因为p₃＝p₄

所以p₁＋（h+R）ρ₀g＝p₂+hρ₀g+Rρ_示g

简化上式，得

由式（1-13）可知，（p₁-p₂）只与读数R和两流体的密度差有关。在测一定的压差值p₁-p₂时，（ρ_示-p₀）数值越小，则读数R越大。为了使读数R值大小适当，应选用密度适宜的指示液。常用的指示液有水银、四氯化碳、水、煤油等。

（二）液位的测量

在工厂中经常要了解容器里液体的贮存量，或需要控制设备里的液面，因此要进行液位的测量。大多数液位计的作用原理均遵循静止液体内部压强变化的规律。

最原始的液位计是于容器底部壁及液面上方器壁处各开一小孔，两孔间用玻璃管相连。玻璃管内所示的液面高度即为容器内的液面高度。这个结构易于破损，而且不便于远处观测。下面介绍利用液柱压差计测量液位的方法。

如图1-5所示，于容器或设备1外边设一个称为平衡器的小室2，里面所装的液体与容器里的相同，平衡器里液面的高度维持在容器液面允许到达的最大高度处。用一装有指示液的U管压差计3把容器与平衡器连通起来，由压差计读数R便可换算出容器里的液面高度。容器里的液面达到最大的高度时，压差计读数为零，液面愈低，压差计的读数愈大。

图1-5压差法测量液位

1-容器；2-平衡器的小室；3-U形管压差计

❹ 静力学基本方程的意义是什么

1、几何意义：第一项代表位置水头，静流体中某点至基准面的高度，与基准面有关

第二项
压力水头
静流体中某点上方液柱的高度，与基准面无关
前两项的和是测压管水头
2、物理意义：第一项是比位能，单位重量流体所具有的位置势能，
第二项是比压能
单位重量流体的压力势能，在p作用下，上升
h=p/γ
即流体位置势能的增加
两项之和
比总势能
(4)静力学方程描述了哪些物理规律扩展阅读
在工程上最常见的流体平衡时指流体相对于地球没有运动的静止状态，也就是质量力只有重力作用下的情况。
静力学基本方程式：
p=p0+γh
它说明
（1）静止流体中任一点的压力p等于表面压力p0与从该点到流体自由表面的单位面积上的液柱重量（γh）之和。该式子可以求出静止流体中任一点静水压力。
（2）在静止流体中，压力随深度按线性规律变化。式子中变量仅为p和h，而p=f(h)为一次函数。
（3）在静止流体中，相同沉没深度（h=常数）各点处压力相等。也就是在同一个连续的重力作用下的静止流体的水表面都是等压面。但必须注意，这个结论只是对互相连通而又是同一种流体才适用。
参考资料
静力学基本方程式_网络

❺ 流体静力学基本方程式

静力学基本方程式是：p=p0+pgh=p0+γh