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Hydrostatik

Grenzflächen

Die Hydrostatik befasst sich mit dem Verhalten von ruhenden Flüssigkeiten im Gegensatz zu ruhenden Gasen, welche im folgenden Kapitel~?? behandelt werden. Kennzeichnend ist hierfür, dass in Flüssigkeiten im Ruhezustand keine Schubspannungen auftreten. Angewandt bedeutet dies, dass die Kräfte immer senkrecht zur Oberfläche wirken.
Hierbei stellt sich die Frage, welche Flächen hierfür herangezogen werden?
Die in unterschiedlichen Fluiden auftretenden Begrenzungsflächen lassen sich unterteilen in:

  • Trennflächen: Treten zwischen zwei sich nicht mischenden Flüssigkeiten auf.
  • Freie Oberflächen: Sind Grenzflächen zwischen Flüssigkeitsoberfläche und Gas, meistens Wasser und Luft.

Der Ruhezustand eines Mediums hat sich dann eingestellt, wenn nur noch Normalkräfte wirken. Hierbei stellen sich die freien Oberflächen in jedem Punkt senkrecht zur resultierenden Kraftwirkung ein, wobei der Druck konstant ist. Diese Flächen werden auch als 'Niveau-' oder 'äquipotentialflächen' bezeichnet. Im Alltag weisen diese nach Abb.~\Nievaufläche und resultierende senkrechte Kraft auf eine Flüssigkeit in Ruhe den Krümmungsradius der Erde zzgl. der Höhe über Normalnull auf und sind somit näherungsweise als 'eben' zu bezeichnen.
In diesem Fall wirkt die Schwerkraft als resultierende Kraft aus Masse und Erdbeschleunigung im Schwerpunkt S der Flüssigkeit.

Niveaufläche und resultierende senkrechte Kraft auf eine Flüssigkeit in Ruhe.PNG

Niveaufläche und resultierende senkrechte Kraft auf eine Flüssigkeit in Ruhe

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