处于静止时的流体

引　子

关于水平面。我们都知道牛顿看见苹果从树上掉在地下，他想为什么不是往天上掉，由此发现了万有引力定律的故事。然而，大家想过吗?平静的湖面、池塘水面，还有容器中的水面为什么一定是水平的，而不是倾斜的或其他形状?(参见本章§3.2)

我们在坐车旅行时，会发现车上放置的饮料瓶或其他容器内的液体在前后晃动。如果考虑一种特殊情况，如汽车逐渐匀加速，那么放置在车内容器中的液体，其液体的表面将会是倾斜的，但液体的表面是向前倾斜还是向后倾斜呢?(参见本章§3.5)

如图3-1所示的三个容器，假定容器底部的面积相等。可能会有人觉得液体对容器底部的作用力不一样大，右边的最小;中间的最大。这是因为右边容器的体积最小，中间容器的体积最大。然而，这里要告诉大家，三个容器底部所受到液体施加的作用力一样大小，你信吗?(参见本章§3.3)

图3-1　

可以在许多地方看到下列场景。为了发电、防洪、灌溉等的需要，在一些河流上修建有大坝、水闸等将水流拦截并将水位抬高的水利设施，这些设施拦截的水流在没有泄放时为静止的流体;为了供水的需要，需要修建蓄水池或在楼房顶层安装水箱，蓄水池、水箱内的水为静止的流体;还有石油、天然气等部门，为储油、储气的需要建有大量的储油罐和储气罐，罐内的油或气为静止的流体。在对上述设施进行设计和建造时，需运用流体静力学。

流体静力学是研究流体处于静止(或平衡)状态下的力学规律，以及这些规律在实际工程中的应用。流体静力学是流体力学的一个基础部分。本章将研究处于静止状态下流体内部流体静压强的分布规律，进而讨论各种情况下由流体静压强所产生的流体静压力问题。

关于流体的静止状态或者平衡状态，有以下两种含义:一是指流体的绝对静止状态，即流体与地球之间没有相对运动，例如湖泊和蓄水池中静止不动的水;二是指流体的相对静止状态，即流体相对于地球之间虽有运动，但流体质点之间没有相对运动，例如处于等角速度旋转容器中的流体，这种情况也称为流体的相对平衡状态。

处于静止状态下的流体，由于流体内部不存在相对运动，则不呈现粘滞性作用，因此这种状态下的力学规律，对理想流体和实际流体都是适用的。