Luonnossa ainetta esiintyy kolmella eri tavalla, koska jokin on kiinteää, nestemäistä tai kaasumaista. Jokaista näistä tiloista tutkitaan yhdestä näkökulmasta. Nestemäisiä tai kaasumaisia tiloja tutkiva fysiikan osa on hydromekaniikka.
Tällä tieteenalalla on kolme haaraa: hydrostaattinen, hydrodynaaminen ja pneumaattinen. Ensimmäinen tutkii nesteitä tai nesteitä tasapainossa tai levossa (tämä fysiikan haara on integroitu yleisempään alueeseen, nestestatiikkaan). Hydrodynamiikka tutkii liikkeessä olevia nesteitä ja pneumatiikka keskittyy kaasujen tutkimukseen.
Hydrostaattisen perussäännöt
Hydrostaattinen paine on nesteen levossa ja tietyssä syvyydessä kohdistama voima. Mikä tahansa neste säiliössä kohdistaa tietyn paineen kaikkiin suuntiin.
Mitä tulee tiheyden käsitteeseen, se viittaa massan määrään, joka sisältyy tiettyyn tilavuuteen. Toisaalta ominaispaino mittaa kunkin tilavuusyksikön painon. Siten, vaikka tiheys liittyy massaan ja tilavuuteen, ominaispaino liittyy tiheyteen ja painovoimaan.
Lepotilan nesteen painon mittaus on hydrostaattinen paine. Matemaattisesti tämä paine on seurausta kertomalla seuraavat muuttujat: tiheys, painovoima, neste ja syvyys. Hydrostaattisen paineen yksikkö on pascal.
On olemassa kaksi perusperiaatetta: Pascalin ja Archimedesin periaate.
Pascalin periaate sanoo, että paine, joka esiintyy missä tahansa nesteen massan kohdassa, laajenee samalla tavalla kaikkiin suuntiin. Samoin Pascal osoitti, että säiliön sisällä oleva paine ei liity nesteen määrään vaan säiliön korkeuteen.
Archimedes oli kreikkalainen tiedemies ja insinööri, joka eli 3. vuosisadalla eKr. C ja on kuuluisa muun muassa hänen nimeään kantavasta periaatteesta. Periaate on yleisesti tunnettu: jokaisella osittain tai kokonaan nesteeseen upotetulla kappaleella on ylöspäin suuntautuva työntövoima, joka vastaa liikkuvan nesteen painoa.
Hydrostaattiset sovellukset
Tällä fysiikan osa-alueella on laaja valikoima erityissovelluksia. Korostamme joitain niistä: kaikki vedenalaiseen maailmaan liittyvät seikat, patojen ja suiden suunnittelu, vedenotto maanalaisista kaivoista tai nesteiden mittaukset altaissa.
Jos otamme referenssinä Pascalin periaatteen, hydraulipuristin on tekniikka, joka parhaiten kuvaa sen erityistä sovellusta.
Fotolia-kuvat: Kateryna_Kon / Juulijs
