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加速流体
13.11
假设一个烧杯放置在向上加速的电梯中。在烧杯内,假设有一个高度为 h、横截面积无限小的细圆柱体。
作用在这个微小圆柱体所含液体上的有三个垂直方向的力。
它们分别是由于物体底面下方液体产生的向上的力、物体顶面上方液体产生的向下的力,以及由于物体自身重量产生的向下的力。
由于液体在加速,根据牛顿第二定律可得到一个关系式。
用密度表示流体单元的质量可简化方程,并可得到加速流体的压力差表达式。
假设一个物体浸入同一加速液体中。它会受到浮力和自身重力的作用。
为简化起见,将物体替换为同体积的相同液体。这使得烧杯内的全部液体成为一个经历相同加速度的均匀整体。
根据牛顿第二定律,浮力可用加速度来表示。
当流体处于恒定加速度时,压力和浮力方程会被修改。假设一个烧杯被放置在一个以恒定加速度a向上加速的电梯中。在烧杯中,假设有一个高度为h的薄圆柱体,其横截面积为无穷小,ΔS。
考虑到液体在这个无限小圆柱体内的运动,就可以得到压力差。三个垂直力作用在这种液体上: