द्रवस्थैतिकी

साइक्लोपीडिया

फ्लूड स्थैतिक या हाइड्रोस्टेटिक्स एक प्रकार की फ्लूड मैकेनिक्स है जो एक तैरते हुए वस्तु और डूबी हुई वस्तु की स्थिरता की स्थिति और एक तरफ से एक फ्लूड में दबाव या एक डूबी हुई वस्तु पर फ्लूड के माध्यम से दबाव का अध्ययन करती है।^[1] ^[2]

यह स्थिर संतुलन में फ्लूइड की शर्तों का अध्ययन करता है जो तीव्र गति से फ्लूइड की अध्ययन के विपरीत होता है। हाइड्रोस्टेटिक्स फ्लूड स्थैतिक का एक उपश्रेणी है, जो सभी फ्लूइड्स के अध्ययन को सम्मलित करती है, अर्थात विसंगतिपूर्ण या अविसंगतिपूर्ण, स्थिर होते हुए।

हाइड्रोस्टेटिक्स उपकरणों के इंजीनियरिंग के लिए महत्वपूर्ण है, जो फ्लूइड को संग्रहित, वाहित और उपयोग करने के लिए होते हैं। यह भूभौतिकी और ब्रह्मांड भौतिकी के लिए भी प्रासंगिक है (जैसे प्लेट टेक्टोनिक्स और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र के अनियमितताओं को समझने में), आबंश विज्ञान में, चिकित्सा में (रक्तचाप के सन्दर्भ में), और कई अन्य क्षेत्रों में।

हाइड्रोस्टेटिक्स दैनिक जीवन के कई प्रभावों के भौतिक विवरण प्रदान करता है, जैसे कि ऊँचाई के साथ वायुमंडलीय दबाव क्यों बदलता है, क्यों लकड़ी और तेल पानी पर तैरते हैं और क्यों स्थिर जल की सतह किसी भी आकार के पात्र के लिए सदैव सतत और क्षैतिज होती है।

इतिहास

हाइड्रोस्टेटिक्स के कुछ सिद्धांतों को प्राचीन काल से ही एक अनुभवशील और सहज रूप से जाना जाता था, जैसे कि नावों, टांकियों, नहरों और फव्वारों के निर्माताओं के माध्यम से। अर्किमीडीज़ को अर्किमीडीज़ के सिद्धांत की खोज का श्रेय दिया जाता है, जो एक तत्व के लिए जो एक तरल में डूबा होता है, उस पर बुयोंसी बल संबंधित होता है जो तत्व के माध्यम से निस्संदिग्ध वजन के पानी के माध्यम से विस्थापित किया गया होता है। रोमन इंजीनियर वित्रूवियस ने हाइड्रोस्टेटिक दबाव के अनुसार लीड पाइप फटने की चेतावनी दी थी।^[3]

दबाव और उसे तरल पदार्थों के माध्यम से ट्रांसमिट करने का प्रणाली का अविष्कार फ्रांसीसी गणितज्ञ और दार्शनिक ब्लेज पास्कल के माध्यम से 1647 में किया गया था।^{[citation needed]}

प्राचीन यूनान और रोम में जलस्थैतिकी

पाइथागोरियन कप

"फेयर कप" या पाइथागोरियन कप, जो अधिकतर 6वीं शताब्दी ईसा पूर्व से दिनांकित है, एक हाइड्रोलॉजी टेक्नोलॉजी है जिसकी खोज ग्रीक गणितज्ञ और ज्यामितिज्ञ पाइथागोरस को स्मार्थित की जाती है। यह एक सीखने का उपकरण के रूप में उपयोग में आता था।^{[citation needed]}

कप में एक रेखा उत्कीर्ण की गई होती है और कप के केंद्र में एक छोटी सी लंबवत नली होती है जो नीचे जाती हुई होती है। इस पाइप की ऊंचाई कप के अंदर उत्कीर्ण रेखा से समान होती है। कप उत्कीर्ण रेखा तक बिना किसी तरल पदार्थ के भरा जा सकता है। चूंकि, जब तरल पदार्थ की मात्रा इस भरने की रेखा से अधिक होती है, तो तरल पदार्थ केंद्र में नली में विसर्जित होता है। अपने आप में तरल पदार्थ के आपस में विकर्षण के कारण, कप खाली हो जाता है।

बगुला का फव्वारा

हेरोन का फव्वारा एक उपकरण है जो हेरोन ऑफ एलेक्जेंड्रिया के माध्यम से विकसित किया गया था जो एक तरल प्रणाली के भंडार से भरी जा रही एक धार की प्रकार होता है। यह फव्वारा ऐसे ढंग से बनाया गया होता है कि जेट की ऊंचाई भंडार में तरल की ऊंचाई से अधिक होती है, हाइड्रोस्टेटिक दबाव के सिद्धांतों के विरुद्ध लगता है। यह उपकरण एक खुली और दो ऊपर से एक दूसरे के साथ व्यवस्थित ढंग से बनाया जाता है। अंतर्में भंडार जो बंद किया गया था, तरल से भरा हुआ था, और विभिन्न कैनुला जो विभिन्न वास्तुओं के बीच तरल को स्थानांतरित करने के लिए एक छोटी ट्यूब होती हैं। वास्तुओं के भीतर फंसा हुआ हवा, नोजल से जल का एक जेट उत्पन्न करती है, जो मध्यम भंडार से सभी जल को खाली कर देता है।^{[citation needed]}

जलस्थैतिकी में पास्कल का योगदान

पास्कल ने जलदायन तथा जलमद्यानिकी दोनों के विकास में योगदान दिया। पास्कल का नियम एक तरौतात्मक तरल प्रौद्योगिकी का मौलिक सिद्धांत है, जो कि किसी भी तरल की सतह पर लगाई गई कोई भी दबाव सतत रूप से तरल में सभी दिशाओं में प्रसारित होता है, इस प्रकार कि दबाव में पहले से सम्मलिता विविधताओं को परिवर्तित नहीं किया जाता।

आराम पर तरल पदार्थ में दबाव

फ़्लूइड की सम्मलित में, शेयर तनाव के उपस्थिति में फ़्लूइड शांति में नहीं रह सकता है। चूंकि, फ़्लूइड संपर्कित सतह के साथ समानांतर दबाव उत्पन्न कर सकता है। यदि एक बिंदु को एक असीमित छोटे क्यूब के रूप में समझा जाए जो तरल में है, तो संतुलन के सिद्धांतों से पूर्णतः सहमत होता है कि इस तरल के प्रत्येक ओर दबाव समान होना चाहिए। यदि ऐसा नहीं होता है, तो तरल उस दिशा में चलता है जिस दिशा में प्रभावी बल होता है। इस प्रकार, शांत तरल पर दबाव सर्वत्रिक होता है, अर्थात यह सभी दिशाओं में समान विस्तार के साथ कार्य करता है। इस विशेषता के कारण तरल पाइप या ट्यूब के लंबाई के माध्यम से बल को ट्रांसमिट कर सकते हैं। अर्थात, पाइप में एक फ़ोर्स लागू करने से, तरल के माध्यम से, पाइप के दूसरे छोर पर ट्रांसमिट होता है।इस सिद्धांत को पहले थोड़ा विस्तारित रूप में, ब्लेज़ पास्कल के माध्यम से तैयार किया गया था, और अब इसे पास्कल का नियम कहा जाता है।^{[citation needed]}

जलस्थैतिक दबाव

एक शांत तरल में, सभी घर्षणीय और अग्रवर्ती तनाव समाप्त हो जाते हैं और सिस्टम का तनाव की स्थिति को हाइड्रोस्टैटिक कहा जाता है। जब नवियर-स्टोक्स के समीकरणों पर $V = 0$ की शर्त लागू की जाती है, तो दबाव का ढलान एकमात्र शरीर बलों का एक फंक्शन बन जाता है। एक बारोट्रोपिक तरल में एक संरक्षक बल के क्षेत्र जैसे गुरुत्वाकर्षण बल के लिए, स्थिर स्थिति में तरल के दबाव का अभ्यास गुरुत्वाकर्षण बल के माध्यम से लगाए गए बल का फंक्शन बन जाता है।^{[citation needed]}

जलगत दबाव को एक असीमित छोटी ऊब की नियंत्रण आयतन विश्लेषण से निर्धारित किया जा सकता है। क्योंकि दबाव एक परीक्षण क्षेत्र पर बल के रूप में परिभाषित किया जाता है ( $p = .mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .sfrac.tion,.mw-parser-output .sfrac .tion{display:inline-block;vertical-align:-0.5em;font-size:85%;text-align:center}.mw-parser-output .sfrac .num,.mw-parser-output .sfrac .den{display:block;line-height:1em;margin:0 0.1em}.mw-parser-output .sfrac .den{border-top:1px solid}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}F/A$ , जहां $p$ : दबाव, $F$ : क्षेत्र $A$ के अनुपात में लगे बल $A$ : क्षेत्र), और ऐसी कोई बल एकमात्र ऊपरी जलमण्डल के ऊपर किया गया तरल की वजह से ऊब के किसी भी छोटे घन में काम करता है, हाइड्रोस्टेटिक दबाव निम्नलिखित सूत्र के अनुसार निर्धारित किया जा सकता है।:

p(z)-p(z_{0})={\frac {1}{A}}\int _{z_{0}}^{z}dz'\iint _{A}dx'dy'\,\rho (z')g(z')=\int _{z_{0}}^{z}dz'\,\rho (z')g(z'),

कहाँ पे:

$p$ हीड्रास्टाटिक दबाव है (पास्कल),
$ρ$ द्रव घनत्व है (किलोग्राम/मीटर^³),
$g$ गुरुत्वाकर्षण त्वरण है (मीटर/सेकंड²),
$A$ परीक्षण क्षेत्र है (मीटर²),
$z$ परीक्षण क्षेत्र (एम) की ऊंचाई (गुरुत्वाकर्षण की दिशा के समानांतर) है,
$z 0$ ददबाव के शून्य संदर्भ बिंदु की ऊँचाई है (मीटर)।

जल और अन्य तरल पदार्थों के लिए, इस निर्धारित तकनीक को बहुत से व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए आसानी से सरल बनाया जा सकता है, जो निम्न दो मानदंडों पर आधारित होते हैं। अधिकांश तरलों को असंघटित माना जा सकता है, तो एक स्थिर घनत्व अनुमान किए जाने से उनमें संभवतः एक समान घनत्व मान लिया जा सकता है। एक गैसीय वातावरण के भीतर ऐसा समान अनुमान नहीं किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त $z$ और $z 0$ के बीच तरल स्तंभ की ऊंचाई $h$ धरती के त्रिज्या से समानता त्मक रूप से बहुत कम होती है, इसलिए $g$ .का विविधता को नजरअंदाज किया जा सकता है। इस परिस्थिति के अनुसार , अंतरण निम्नलिखित सूत्र में सरल हो जाता है:

p-p_{0}=\rho gh,

जहाँ $h$ ऊंचाई है $z - z 0$ परीक्षण मात्रा और दबाव के शून्य संदर्भ बिंदु के बीच तरल स्तंभ का। इस सूत्र को अधिकांशतः साइमन स्टीविन|स्टीविन का नियम कहा जाता है।^[4]^[5] यह सूत्र अधिकांशतः स्टेविन का नियम[4][5] कहलाता है। ध्यान दें कि इस संदर्भ बिंदु को तरल की सतह पर या उससे नीचे होना चाहिए। अन्यथा, आपको अचानक $ρ liquid$ और $ρ (z') above$ . उदाहरण के लिए, वैक्यूम के साथ समानता में पूर्ण दबाव है:

p = ρ g H + p_{}

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