Equilibrio idrostatico: differenze tra le versioni

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Per un volume di un fluido che non è in movimento o è in movimento costante, le [[Principi_della_dinamica|leggi di Newton]] dichiarano che deve trovarsi in equilibrio di forze. Questo equilibrio è denominato equilibrio idrostatico.
 
Dividendo il volume del fluido in parti e considerando un'unica parte, ci sono 3 forze che agiscono: la prima è la forza verso il basso generata dalla pressione del fluido sovrastante
# La forza verso il basso generata dalla pressione del fluido sovrastante <math>F_{superiore}=P_{superiore} \cdot A</math>
 
:<math>F_{superiore}=P_{superiore} \cdot A</math>
dove:
#*P è la [[pressione]]
#*A è l'[[area]]
# La forza verso l'alto generata dalla pressione fluido sottostante <math>F_{inferiore}=-P_{inferiore} \cdot A</math>
#*in questa equazione il segno meno indica il verso di azione (contrario alla precedente)
# La forza peso del volume <math>F_{peso}= m\cdot a = G \cdot \frac{M(r)\cdot m}{r^2}= G \frac{4}{3} \pi r \rho (r) m</math> dove:
#*ρ è la [[densità]]
#*a è l'[[accelerazione di gravità]] (a=g sulla superficie terrestre)
#*V=<math>4/3 \pi r^3</math> è il [[volume]]
 
dove ''P'' è la [[pressione]] e ''A'' è l'[[area]].<br>
nell'ultima equazione possiamo sostituire a m <math> A\cdot h \cdot \rho (r) </math>
# La seconda è la forza verso l'alto generata dalla pressione fluido sottostante <math>F_{inferiore}=-P_{inferiore} \cdot A</math>
dove:
 
* A è l'area
:<math>F_{inferiore}=-P_{inferiore} \cdot A</math>
* h è l'altezza
 
#*in questa equazionedove il segno meno indica il verso di azione, (contrario alla precedente).<br>
Infine vi è la forza peso del volume
 
# La forza peso del volume :<math>F_{peso}= m\cdot a = G \cdot \frac{M(r)\cdot m}{r^2}= G \frac{4}{3} \pi r \rho (r) m</math> dove:
 
#*dove ''ρ'' è la [[densità]], ''a'' è l'[[accelerazione di gravità]] (a=g sulla superficie terrestre) e <math>V = 4/3 \pi r^3</math> è il [[volume]].
 
nellNell'ultima equazione possiamo sostituire a m <math> A\cdot h \cdot \rho (r) </math>, dove ''h'' è l'altezza.
 
La forza totale sul fluido è quindi:
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:<math>P_{superiore} - P_{inferiore} = - G \frac{4}{3}\pi r\rho (r)^2 h</math>
 
<math>P_{superiore} - P_{inferiore}</math> è la differenza di pressione nei due estremi dell'elemento di altezza ''h''. Immaginiamo che il volume che stiamo studiando sia infinitesimale, cioè (<math>h=dr</math> e <math>dm=\rho dV=\rho A dr</math>), possiamo allora scrivere l'equazione in forma differenziale:
 
:<math>dP = - G\frac{4}{3}\pi \rho (r)^2 rdr </math>
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La pressione è minore verso l'alto per cui il segno di dP/dr è negativo e la densità decresce con l'altezza.
 
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[[Categoria:Meccanica e dinamica dei fluidi]]