Statika fluida se bavi fluidima u stanju mirovanja i dio je mehanike fluida. Fluid je u stanju mirovanja ako postoji koordinatni sistem u kojem je brzina fluidnih djelića u svakoj točki fluida jednaka nuli.
Fluid se pri mirovanju nalazi u „savršenom“ stanju jer njegova viskoznost ne dolazi do izražaja. Naime, na osnovu hipoteze o velikoj pokretljivosti (hipoteza o velikoj i lakoj deformabilnosti) posljedica molekularne mikro strukture tekućina i plinova je laka pokretljivost (tečljivost) tako da i vrlo male sile izazivaju velike deformacije. Direktne posledice ove hipoteze su sljedeće:
- Smicajni (tangencijalni) naponi, odnosno trenje se ne javlja u fluidu koji miruje. Međutim, iako strujanje fluida neminovno izaziva, tj. generira silu trenja, u nekim slučajevima strujanja fluida se sile trenja mogu zanemariti u odnosu na inercijalne sile, tako da se u tim slučajevima može govoriti o modelu neviskoznog fluida ( savršeni fluid).
- Iz gornjeg svojstva dolazi se do sljedeće posljedice iste hipoteze: Međudjelovanje fluida sa različitih strana neke plohe se ostvaruje isključivo u pravcu normale na plohu. Kako se naponi istezanja ne mogu javiti u fluidu, ostaje da se normalni naponi svode na pritisak.
U statici fluida važe dva osnovna zakona :
Osnovna jednadžba statike fluida je Eulerova formula:
👁 {\displaystyle \rho {\vec {f}}=gradp}
Gdje je :
- ρ - gustina fluida (gustoća mase)[kg/m3],
- 👁 {\displaystyle {\vec {f}}}
- gustina masene sile tj. masena sila po jedinici mase [N/m3], - 👁 {\displaystyle gradp=\bigtriangledown p={\frac {\partial \mathbf {p} }{\partial \mathbf {x} }}{\vec {i}}+{\frac {\partial \mathbf {p} }{\partial \mathbf {y} }}{\vec {j}}+{\frac {\partial \mathbf {p} }{\partial \mathbf {z} }}{\vec {k}}}
- gradijent pritiska,pri čemu je 👁 {\displaystyle \bigtriangledown }
vektorski operator nabla.
Zadatak statike fluida sastoji se u tome da se iz Eulerove jednadžbe statike fluida uz poznatu gustinu masene sile i poznatu gustinu fluida (gustina mase) izračuna raspodela pritiska. Eulerova formula izražava sljedeću zakonitost: u mirujućem fluidu najveća promjena pritiska (grad p) je u smeru masene sile 👁 {\displaystyle {\vec {f}}}
. Gradijent pritiska je vektor normalan na izobarsku plohu. Izobarske plohe su one jednakog pritiska.
Iz Eulerove jednadžbe u vektorskom obliku proizilazi sljedeće:
Skalarno polje pritisaka se formira tako da ploha konstantnog pritiska (izobarska ploha) u svakoj točki za normalu imaju zadato polje masenih sila 👁 {\displaystyle {\vec {f}}({\vec {r}})}
. Vektori 👁 {\displaystyle \bigtriangledown p}
i 👁 {\displaystyle {\vec {f}}({\vec {r}})}
su međusobno kolinerani vektori.
Hoće li izobarske plohe biti krive ili ravne zavisi od prirode (karaktera) masenih sila. Ako je polje sila homogeno (👁 {\displaystyle {\vec {f}}\neq {\vec {f}}({\vec {r}})\to {\vec {f}}=const.}
), plohe moraju biti ravne. Za slučaj nehomogenog polja masenih sila izobarske plohe su krive plohe.
👁 {\displaystyle {\vec {p}}_{n}=-p{\vec {n}}}
, gdje je: 👁 {\displaystyle {\vec {p}}_{n}}
- vektor napona u proizvoljnoj točki strujnog prostora
- U fluidu koji miruje ne postoji trenje.
- Pritisak p pri mirovanju fluida se označava kao statički pritisak.
- Stanje napona definirano je skalarnim poljem pritiska 👁 {\displaystyle p={\vec {p}}({\vec {r}})}
. Pritisak je skalar.
- Viktor Saljnikov (1998). Statika i kinematika fluida. Mašinski fakultet u Beogradu. ISBN 86-395-0183-1.
- Skripte sa predavanja iz Mehanike fluida na Mašinskom fakultetu u Beogradu, 2000/2001
- Miroslav Benišek, Svetislav Čantrak, Miloš Pavlović, Cvetko Crnojević, Predrag Marjanović (2005). Mehanika fluida - Teorija i praksa. Mašinski fakultet u Beogradu. ISBN 86-7083-531-2.
- George K. Batchelor (1967). An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge University Press. ISBN 0521663962.
- Falkovich Gregory (2011). Fluid Mechanics (A short course for physicists). Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-00575-4.
- Fluid Mechanics (4th revised izd.). Academic Press. 2008. ISBN 978-0-123-73735-9.
- Currie I. G. (1974). Fundamental Mechanics of Fluids. McGraw-Hill, Inc.. ISBN 0070150001.
- Massey B., Ward-Smith J. (2005). Mechanics of Fluids (8th izd.). Taylor & Francis. ISBN 978-0-415-36206-1.
- White Frank M. (2003). Fluid Mechanics. McGraw–Hill. ISBN 0072402172.
