第2章 水静力学

2.1 概述

水静力学研究液体在静止或相对静止状态下的力学规律及其在工程实际中的应用。

所谓静止，是指液体对于所选定的坐标系无相对运动。例如，如果把坐标系选在地球上，液体相对于地球没有运动，就说液体处于静止状态。而实际上，地球本身是处于运动之中，如果把坐标系放在其他星球上，则静止的液体是随着地球一起运动的。所以，把液体质点之间没有相对运动，液体整体对于地球也没有相对运动就叫作静止。

相对静止，是指液体质点之间没有相对运动，但液体整体相对于地球有相对运动。例如容器中的液体随着容器在运动，而液体与容器之间没有相对运动，而对于固定在容器上的坐标系来说，容器中的液体也是静止的，这就是通常所说的相对静止或相对平衡。

由于静止液体中没有任何相对位移，它和“刚体”一样，因此，可以把静止液体假想地“刚化”，即可以作为“刚体”考虑。这样，液体静力学的全部论述完全采用了研究刚体平衡规律的原理和方法，即理论力学中静力学的有关部分。

工程实际中的水静力学问题：设计水闸、挡水坝、码头和船闸，必须先计算静水对它们的作用力；设计浮码头、船舶等不仅要计算它们的浮力，还要计算其稳定性；另外，水压机和量测液体压强仪表的工作原理等都涉及水静力学方面的知识。

由液体的物理性质可知，在静止或相对静止的液体中不存在切力，同时液体又不能承受拉力，因此，静止液体中相邻两部分之间以及液体与相邻的固体壁面之间的作用力只有静水压力。

水静力学的核心问题是根据平衡条件来求解水中的压强分布，并根据静水压强的分布规律，进而确定各种情况下的静水总压力。

本章先从点、再到面，然后对整个物体确定静水压力的方向、大小和作用点。