Поверхность уровня


Поверхностями уровня называют поверхности, которые проходят через точки с одинаковым гидростатическим давлением. Такие поверхности называют поверхностями равного давления.

Уравнение поверхности равного давления просто получается из основного уравнения равновесия жидкости (2.6). Так как для поверхности уровня  в любой точке,  и, следовательно, правая часть уравнения также равна нулю. В зависимости от вида жидкости ее плотность принимает конкретные значения отличные от нуля, поэтому выражение в скобках должно быть рано нулю

.                                              (2.7)

Это и есть уравнение поверхности уровня. В заданном объеме можно провести любое количество таких поверхностей, во всех точках каждой из них давление будет иметь одинаковую величину, однако это давление различно на различных поверхностях.

Поверхность уровня (поверхность равного давления) обладает двумя основными свойствами:

1. Поверхности уровня не пересекаются между собой. Действительно, на поверхности уровня , а если предположить что эти поверхности пересекаются, то в точках линии пересечения этих поверхностей мы получим давление равное одновременно  и , что физически невозможно.

2. Равнодействующая всех массовых сил, действующих на точку, лежащую на поверхности уровня направлена по нормали к последней, так как лишь при этом условии может существовать равенство (2.7).

Поверхность раздела между двумя несмешивающимися жидкостями или между капельной и газообразной жидкостью также всегда является поверхностью уровня. Обычно, поверхность уровня между жидкостью и окружающего ее воздуха называют свободной поверхностью. Давление на свободной поверхности равно давлению окружающей среды.